Fizika ir ļoti interesanta zinātne. Tajā dažreiz ir ietverti tādi jēdzieni, par kuriem esam dzirdējuši, bet mums nav īstas idejas. Un šodien, augsto tehnoloģiju attīstības laikmetā, plazmas jeb, citiem vārdiem sakot, jonizētās gāzes jēdziens paslīd arvien biežāk. Daudzi, tikai dzirdot šo vārdu, ir nobijušies un pat nemēģina noskaidrot, ko tas nozīmē. Bet viss ir ļoti vienkārši, un šajā rakstā mēs jums pastāstīsim, kas ir jonizēta gāze un kādas īpašības tai piemīt.
Pirms sniedzam jums detalizētu un visaptverošu informāciju, veiksim īsu atkāpi vēsturē.
Vēsture
Plazmu jeb ceturto matērijas stāvokli 1879. gadā atklāja Viljams Krūks, veicot eksperimentus ar volta loku. Pēc tam tika izveidota vesela zinātne, ko sauca par plazmas fiziku. No kurienes radās visa zinātne un kāpēc tā ir vajadzīga? Lieta ir tāda, ka plazmas izpēte ir atradusi lielisku pielietojumu dažādās zinātnes un tehnoloģiju jomās. Bet mēs par to runāsim nedaudz vēlāk. Un tagad nedaudz par "jonizētās gāzes" jēdziena būtību.
Kas ir plazma?
Šis vārds krievu valodā nāca no grieķu valodas. Tas nozīmē "veidots", "izgatavots". Un tie nav tukši vārdi. kāir zināms, ka parastā gāze iegūst trauka formu, kur tā atrodas (tāpat kā ūdens). Tāpēc tas ir haotisks un tam nav skaidras formas. Tomēr plazma ir pilnīgi atšķirīga. Nav brīnums, ka to sauc par ceturto matērijas stāvokli. Tas radikāli atšķiras no visiem citiem stāvokļiem ar savām īpašajām īpašībām. Fakts ir tāds, ka visiem atomiem, kas veido plazmu, ir pozitīvs vai negatīvs lādiņš.
Pirms runājam par to, kā tiek iegūta plazma un kur tā tiek izmantota, analizēsim plazmas fizikas teorijas aspektus, jo tā mums ļoti noderēs tālākai stāstīšanai.
Plazmas teorija
Skolas ķīmijas kursā daudz laika tiek veltīts šķīdumiem un tajos esošajām daļiņām. Šīm lādētajām daļiņām ir unikālas īpašības un tās nosaka daudzas dažādu "šķīdinātāju-šķīdinātāju" sistēmu fizikālās un ķīmiskās īpašības. Tomēr joni (lādētas daļiņas šķīdumā) pastāv ne tikai ūdens vidē.
Kā izrādījās, gāze var jonizēties un veidot atomus ar pozitīvu vai negatīvu lādiņu. Tas var notikt, elektronu izsitot no atoma ar ārējiem spēkiem. Izmestais elektrons var arī ietriekties kādā citā atomā un "izsist" citu elektronu. Taču var rasties arī pretēja situācija: elektrons var ielidot jonos un atkal izveidot neitrālu atomu. Un visi šie procesi pastāvīgi notiek plazmā. Tas ir diezgan nestabils, ja nav ārēju spēku, kas to atbalstītu.
Plazmu iegūst galvenokārt ļoti vienkāršā veidā, kas ir pieejams katram no mums mājās: izlaižot gāzi caur augstsprieguma elektrisko loku. Jo augstāka loka temperatūra, jo vairāk sakarsētas plazmas mēs iegūstam izejā. Jo lielāks spriegums uz tā kontaktiem, jo vairāk jonizētas gāzes tiek iegūta pēc.
Plazmu var iedalīt arī vairākos veidos. Par to, kas ir plazma (jonizēta gāze), jūs uzzināsit nākamajā sadaļā.
Plazmas veidi
Pēc izcelsmes jonizēto gāzi var iedalīt mākslīgajā un dabīgajā. Ar pirmo skatu viss ir skaidrs, cilvēks viegli veido plazmu un izmanto to saviem mērķiem (piemēram, neona lampas, lāzeri, kontrolēta kodolsintēze). Un kāda veida plazma ir sastopama dabā? Tā slavenākā izpausme ir zibens.
Jonizētajā gāzē var būt arī tāda parādība kā ziemeļblāzma, ko ne visiem Zemes iedzīvotājiem ir laime novērot. Arī Saules vējš, kas eksistē kosmosā, ir ceturtais matērijas stāvoklis. Ja aplūkojam plazmu plašākā nozīmē, izrādās, ka tai pieder visa kosmosa telpa.
Plazmu var dalīt arī ar tās temperatūru. Kā zināms, jo karstāka ir gāze, jo aktīvāka tajā notiek molekulu kustība un lielāka tās enerģija. Tā kā plazma ir arī gāze, šie apgalvojumi attiecas arī uz to. Tādējādi, sākot no jonizētās gāzes temperatūras, tā tiek sadalīta karstā (temperatūramiljoni K un vairāk) un auksts (attiecīgi temperatūra ir mazāka par miljonu K).
Ir vēl viens rādītājs - jonizācijas pakāpe. Tas parāda, cik procenti plazmas atomu ir sadalījušies jonos. Saskaņā ar šo rādītāju izšķir ļoti jonizētu gāzi un zemu jonizētu gāzi. Tas ir iekļauts arī vienā no vispārpieņemtajām klasifikācijām.
Secinājums
Plazma nav tik grūti saprotama lieta. Grūtības sākas ar dziļāku tās izpēti. Bet tā var skatīties uz jebko. Mēs īpaši nepieskārāmies matemātiskiem aprēķiniem, lai pēc iespējas detalizētāk izskaidrotu šī jēdziena būtību. Fizika ir ļoti interesanta zinātne, un to ir nepieciešams pētīt kaut vai tāpēc, ka tā mūs ieskauj it visā un visur. Un mūsu raksts ir domāts, lai to pierādītu, jo plazma ir visur mums apkārt, tikai dažreiz mēs nesaprotam ar to saistīto parādību dziļo būtību.
