Plazma

Plazma jest to zjonizowany stan odpowiedniej ilości materii o stanie skupienia zbliżonym do gazu. W plazmie większość cząstek jest naładowana elektrycznie, zaś plazma jako całość jest elektrycznie quazi-obojętna, co oznacza, że gęstości ładunków dodatnich i ujemnych są niemalże identyczne.

Nauka, która bada plazmę to fizyka plazmy.

Proces powstawania w gazie jonów to tak zwana jonizacja gazu.

Cechy plazmy

Jedną z podstawowych cech plazmy, która odróżnia ją od zwykłego gazu jest to, że cząsteczki są naładowane, a zatem oddziałują na siebie siłami elektrycznymi. Istnieje minimalny obszar, tak zwany promień ekranowania Debye'a, określający odległość, na jakiej ma miejsce ekranowanie punktowego ładunku elektrycznego.

Plazma zachowuje się w specyficzny sposób, na tyle odmienny, że jest uważana za odrębny, czwarty stan materii.

Cząstki w plazmie oddziałują kolektywnie, z wewnętrznym polem elektromagnetycznym. Ponadto plazmę charakteryzuje wysokie przewodnictwo.

Plazma charakteryzuje się sporą sprężystością, dzięki czemu wewnątrz niej powstają drgania i fale (szumy)

Występowanie i przykłady plazmy

W naturze plazma występuje rzadko. Pojawia się w błyskawicach na krótki czas, w płomieniu ognia. Ponadto w jonosferze istnieje słabo zjonizowana plazma, dzięki której możemy obserwować zjawisko zorzy polarnej.

Plazmę można wytwarzać sztucznie, w tym w postaci łuku elektrycznego podczas spawania. Plazma występuje także w ognisku lasera.

Za plazmę uważa się także chmurę elektronów przewodzących w metalu.

W kosmosie to najczęściej występujący stan widocznej części materii. Praktycznie wszystkie gwiazdy, w tym Słońce, a nawet niektóre obłoki materii międzygwiazdowej są zbudowane z plazmy.

Temperatura plazmy

Plazma może mieć różną temperaturę. Oto przykłady:

wiatr słoneczny - 10 000-100 000 K,
plazma w jonosferze - do 2000 K,
płomień - około 3000 K,
tokamak - do 100 mln K,
piorun - 30 000 K,
jądro słońca - 10 mln K.

Rodzaje plazmy

Można dokonać podziału plazmy na wiele rodzajów. Oto wybrane klasyfikacje:

z uwagi na skład chemiczny:
- plazma jednoskładnikowa,
- plazma niejednoskładnikowa,
z uwagi na temperaturę:
- plazma niskotemperaturowa (zimna),
- plazma wysokotemperaturowa,
z uwagi na trwałość:
- plazma stacjonarna,
- plazma impulsowa,
z uwagi na stopień zjonizowania:
- plazma całkowicie zjonizowana,
- plazma częściowo zjonizowana.

Zjawiska zachodzące w plazmie

Oto wybrane zjawiska, jakie zachodzą w plazmie:

ekranowanie ładunku, dzięki któremu z odległości Debye'a i większej plazmę można postrzegać jako elektrycznie obojętną;
przewodnictwo elektryczne - wystarczy plazmę umieścić w polu elektrycznym zewnętrznym, aby uzyskać przepływ prądu;
pułapkowanie magnetyczne - plazmę można ograniczyć w pewnej przestrzeni za pomocą pola magnetycznego, co znajduje zastosowanie w tokamakach;
plazma emituje promieniowanie elektromagnetyczne o szerokim widmie;
plazma pochłania promieniowanie elektromagnetyczne;

Zastosowanie plazmy

Plazma znajduje szerokie zastosowanie w technice, w tym:

obróbka metali (spawanie),
technika świetlna (neonówki, kwarcówki, lampy rtęciowe),
wykonywanie głębokich odwiertów,
energetyka jądrowa.

Pytania

Czy cząstki plazmy to tylko cząstki zjonizowane?

Nie. To także cząstki neutralne znajdujące się w obszarze plazmy.