Plazmas definīcija (masas stāvoklis, fizika un ķīmija)

Eņģelis Zamora Ramiress
Fizikas grāds

Plazma ir gāzveida šķidrums, kurā tā daļa ir jonizēta, tas ir, tai ir a ievērojams daudzums jonu un brīvo elektronu, kas veido ceturto agregācijas stāvokli priekšmets.

Ciets, šķidrs un gāzveida... Iespējams, ka lielākā daļa no mums ir pazīstami ar šiem trīs stāvokļiem tomēr ir ceturtais agregācijas stāvoklis, kas izriet no gāzveida stāvokļa un kam mēs bieži izejam cauri augsts. Tas ir par plazmu, jonizētu gāzi, ko varam atrast zvaigznēs, plazmas ekrānos, ugunī utt.

Plazma kā agregācijas stāvoklis

Kad viela atrodas cietā stāvoklī, tās atomi vai molekulas ir pakļautas kohēzijas spēkiem starp tiem un veido noteiktas struktūras. Ja mainām cietas vielas temperatūru vai spiedienu tā, ka tās molekulas viņi sāk kustēties vairāk, galu galā starpmolekulārie spēki samazinās un mēs ejam uz stāvokli šķidrums.

Šķidrā stāvoklī kohēzijas spēki starp molekulām ir mazāki nekā cietā stāvoklī. Šķidrā stāvoklī esošai vielai ir mazāk organizēta struktūra, un tāpēc tai nav noteikta tilpuma. Tāpat kā iepriekšējā gadījumā, mainot šķidruma temperatūru vai spiedienu, mēs varam panākt, ka tas mainās uz gāzveida stāvokli.

Gāzē starpmolekulārie spēki ir ļoti mazi un dažos gadījumos praktiski nulle. Gāzes tiek uzskatītas par šķidrumiem, kuros tās veidojošās molekulas brīvi pārvietojas. Paaugstinot gāzes temperatūru vai spiedienu, tiek radīta lielāka to molekulu kustība, kas to veido, un palielinās arī sadursmju skaits. Šīs sadursmes var izraisīt dažu atomu elektronu atraušanos no orbitālēm un brīvību.

Tieši šajā brīdī tiek ģenerēta plazma, jonizēta gāze ar noteiktu daudzumu katjonu (pozitīvo jonu) un brīvajiem elektroniem. Bezmaksas elektriskie lādiņi padara plazmas par lieliskiem elektrības vadītājiem un reaģē arī uz elektromagnētiskajiem laukiem.

Varētu teikt, ka šo jauno vielas stāvokli pirmais pētīja Viljams Krūkss savos eksperimentos ar katodstariem 1880. gados. Tomēr fiziķis Ērvings Lengmuirs 1928. gadā radīja terminu "plazma", lai apzīmētu šo jonizēto gāzi, kas vēlāk tiks uzskatīta par citu vielas stāvokli.

Plazma uz Zemes un Visumā

Plazma tiek uzskatīta par visizplatītāko vielu agregācijas stāvokli. Gandrīz 99% no barioniskās vielas, ko mēs varam novērot Visumā, atrodas plazmas stāvoklī.

Tas acīmredzami neattiecas uz mūsu planētu, jo lielākā daļa matērijas, ko mēs šeit novērojam, atrodas pārējos trīs agregācijas stāvokļos. Tomēr ir noteiktas vietas vai parādības, kur mēs varam novērot matēriju plazmas stāvoklī. Zibens, ko varam novērot pērkona negaisa laikā, rodas gāzes jonizācijas rezultātā atmosfērā. Jonosfēra, kas ir atmosfēras jonizētais slānis saules starojuma dēļ, ir arī plazma, tāpat kā polārās polārblāzmas, kuras var novērot zemes magnētiskā lauka un vēju mijiedarbības rezultātā saules.

Visumā mēs varam atrast plazmu gandrīz visur. Zvaigznes pašas ir lielas plazmas sfēras, kas rodas kodoltermiskās reakcijas rezultātā, kas notiek to kodolos. Turklāt zvaigžņu radītais siltums jonizē arī gāzveida vidi, kas tās ieskauj, vispārīgi var teikt, ka arī starpzvaigžņu vide ir plazma. Tāpat zvaigznēm ir tendence izspiest lielas lādētu daļiņu strūklas, ko mēs saucam par "saules vējiem" un kas ir matērija plazmatiskā stāvoklī. Daudzi miglāji, ko var redzēt dažādās Visuma vietās, ir nekas cits kā jonizēta gāze, kas ieskauj vienu vai vairākas zvaigznes.

Ikdienā mēs varam atrast arī vairākus plazmas tehnoloģiskās izmantošanas piemērus. Plazmas displejos, kā norāda nosaukums, tiek izmantoti nodalījumi, kas piepildīti ar cēlgāzēm, kas jonizē un izstaro gaismu. Plazmu varam atrast arī luminiscences lampās, neona gaismās un plazmas lampās, ko izmanto dekoratīviem nolūkiem.

Piektais matērijas stāvoklis?

Nesenie eksperimenti, kas veikti ekstremālos apstākļos, ir spējuši iegūt to, ko daudzi uzskata par piekto vielu agregācijas stāvokli. Šī ir Quark-Gluon Plasma, plazmas veids, kas sastāv no brīviem kvarkiem un gluoniem.

Kvarki un gluoni ir protonu un neitronu celtniecības bloki, kas veido atomu kodolus. Kvarka un gluona plazmu iegūst daļiņu paātrinātājos, kad tiek sadurti smagi svina vai zelta kodoli. Sadursme starp kodoliem rada pietiekami daudz temperatūras, lai dažus mirkļus kvarki un gluoni būtu brīvi un veidojas plazma.

Kvarku un gluonu plazmas izpēte ir īpaši aktuāla, jo pirmajos brīžos pēc Lielā sprādziena un pirms pirmo atomu veidošanās tiek uzskatīts, ka esošā matērija atradās šajā Valsts.