Kohët kur e lidhim plazmën me diçka joreale, të pakuptueshme, fantastike, kanë ikur. Sot, ky koncept përdoret në mënyrë aktive. Plazma përdoret në industri. Përdoret më gjerësisht në inxhinierinë e ndriçimit. Një shembull janë llambat e shkarkimit të gazit që ndriçojnë rrugët. Por është gjithashtu i pranishëm në llambat fluoreshente. Është edhe në saldim elektrik. Në fund të fundit, harku i saldimit është një plazmë e krijuar nga një pishtar plazmatik. Mund të jepen shumë shembuj të tjerë.
Fizika e plazmës është një degë e rëndësishme e shkencës. Prandaj, ia vlen të kuptohen konceptet themelore që lidhen me të. Kësaj i kushtohet artikulli ynë.
Përkufizimi dhe llojet e plazmës
Çfarë është plazma? Përkufizimi në fizikë është mjaft i qartë. Një gjendje plazmatike është një gjendje e tillë e materies kur kjo e fundit ka një numër të konsiderueshëm (në përpjesëtim me numrin e përgjithshëm të grimcave) të grimcave të ngarkuara (bartësve) që mund të lëvizin pak a shumë lirshëm brenda substancës. Llojet kryesore të mëposhtme të plazmës në fizikë mund të dallohen. Nëse bartësit i përkasin grimcave të të njëjtit lloj (dhegrimcat me ngarkesë të kundërt, duke neutralizuar sistemin, nuk kanë liri lëvizjeje), quhet njëkomponent. Përndryshe, është - dy ose shumë komponentësh.
Veçoritë e plazmës
Pra, ne kemi përshkruar shkurtimisht konceptin e plazmës. Fizika është një shkencë ekzakte, kështu që përkufizimet janë të domosdoshme këtu. Le të tregojmë tani për veçoritë kryesore të kësaj gjendjeje të materies.
Vetitë e plazmës në fizikë janë si më poshtë. Para së gjithash, në këtë gjendje, nën veprimin e forcave tashmë të vogla elektromagnetike, lind lëvizja e transportuesve - një rrymë që rrjedh në këtë mënyrë derisa këto forca të zhduken për shkak të skanimit të burimeve të tyre. Prandaj, plazma përfundimisht kalon në një gjendje ku është pothuajse neutrale. Me fjalë të tjera, vëllimet e tij, më të mëdha se disa vlera mikroskopike, kanë ngarkesë zero. Tipari i dytë i plazmës lidhet me natyrën me rreze të gjatë të forcave të Kulombit dhe Amperit. Ai konsiston në faktin se lëvizjet në këtë gjendje, si rregull, kanë një karakter kolektiv, duke përfshirë një numër të madh grimcash të ngarkuara. Këto janë vetitë themelore të plazmës në fizikë. Do të ishte e dobishme t'i mbani mend ato.
Të dyja këto veçori çojnë në faktin se fizika e plazmës është jashtëzakonisht e pasur dhe e larmishme. Manifestimi i tij më i spikatur është lehtësia e shfaqjes së llojeve të ndryshme të paqëndrueshmërive. Ato janë një pengesë serioze që pengon aplikimin praktik të plazmës. Fizika është një shkencë që po evoluon vazhdimisht. Prandaj, mund të shpresohet që me kalimin e kohës këto pengesado të eliminohet.
Plazma në lëngje
Duke u kthyer te shembujt specifik të strukturave, le të fillojmë me shqyrtimin e nënsistemeve plazmatike në lëndën e kondensuar. Ndër lëngjet, para së gjithash duhet të emërtohen metalet e lëngëta - një shembull të cilit i korrespondon nënsistemi plazmatik - një plazmë me një përbërës të bartësve të elektroneve. Në mënyrë të rreptë, kategoria me interes për ne duhet të përfshijë edhe lëngjet elektrolitike në të cilat ka bartës - jone të të dy shenjave. Megjithatë, për arsye të ndryshme, elektrolitet nuk përfshihen në këtë kategori. Një prej tyre është se nuk ka bartës të lehtë, të lëvizshëm, siç janë elektronet, në elektrolit. Prandaj, vetitë e mësipërme të plazmës janë shprehur shumë më të dobëta.
Plazma në kristale
Plazma në kristale ka një emër të veçantë - plazma në gjendje të ngurtë. Në kristalet jonike, megjithëse ka ngarkesa, ato janë të palëvizshme. Prandaj, nuk ka plazma. Në metale, këto janë elektrone përçuese që përbëjnë një plazmë me një përbërës. Ngarkesa e tij kompensohet nga ngarkesa e joneve të palëvizshëm (më saktë, të paaftë për të lëvizur në distanca të gjata).
Plazma në gjysmëpërçues
Duke marrë parasysh bazat e fizikës plazmatike, duhet theksuar se situata në gjysmëpërçuesit është më e larmishme. Le ta karakterizojmë shkurtimisht. Një plazmë me një përbërës në këto substanca mund të lindë nëse papastërtitë e duhura futen në to. Nëse papastërtitë dhurojnë lehtësisht elektrone (dhurues), atëherë shfaqen bartës të tipit n - elektrone. Nëse papastërtitë, përkundrazi, heqin lehtësisht elektronet (pranuesit), atëherë lindin bartës të tipit p- vrima (vendet boshe në shpërndarjen e elektroneve), të cilat sillen si grimca me ngarkesë pozitive. Një plazmë me dy komponentë e formuar nga elektronet dhe vrimat lind në gjysmëpërçues në një mënyrë edhe më të thjeshtë. Për shembull, shfaqet nën veprimin e pompimit të dritës, i cili hedh elektronet nga brezi i valencës në brezin e përcjelljes. Vëmë re se në kushte të caktuara, elektronet dhe vrimat e tërhequra nga njëri-tjetri mund të formojnë një gjendje të lidhur të ngjashme me një atom hidrogjeni - një eksiton, dhe nëse pompimi është intensiv dhe dendësia e eksitoneve është e lartë, atëherë ato bashkohen së bashku dhe formojnë një pikë. i lëngut me vrima elektronike. Ndonjëherë një gjendje e tillë konsiderohet një gjendje e re e materies.
Jonizimi i gazit
Shembujt e mësipërm iu referuan rasteve të veçanta të gjendjes plazmatike, dhe plazma në formën e saj të pastër quhet gaz i jonizuar. Në jonizimin e tij mund të çojnë shumë faktorë: fusha elektrike (shkarkimi i gazit, stuhia), fluksi i dritës (fotoionizimi), grimcat e shpejta (rrezatimi nga burimet radioaktive, rrezet kozmike, të cilat u zbuluan duke rritur shkallën e jonizimit me lartësinë). Megjithatë, faktori kryesor është ngrohja e gazit (jonizimi termik). Në këtë rast, ndarja e një elektroni nga një atom çon në një përplasje me këtë të fundit të një grimce tjetër gazi, e cila ka energji të mjaftueshme kinetike për shkak të temperaturës së lartë.
Plazma me temperaturë të lartë dhe të ulët
Fizika e plazmës me temperaturë të ulët është ajo me të cilën biem në kontakt pothuajse çdo ditë. Shembuj të një gjendjeje të tillë janë flakët,substancë në një shkarkim gazi dhe rrufe, lloje të ndryshme të plazmës së hapësirës së ftohtë (jono- dhe magnetosferat e planetëve dhe yjeve), substanca punuese në pajisje të ndryshme teknike (gjeneratorë MHD, motorë plazma, djegës, etj.). Shembuj të plazmës me temperaturë të lartë janë lënda e yjeve në të gjitha fazat e evolucionit të tyre, me përjashtim të fëmijërisë së hershme dhe pleqërisë, substanca e punës në objektet e fuzionit termonuklear të kontrolluar (tokamakët, pajisjet lazer, pajisjet e rrezeve, etj.).
Gjendja e katërt e materies
Një shekull e gjysmë më parë, shumë fizikanë dhe kimistë besonin se materia përbëhet vetëm nga molekula dhe atome. Ato kombinohen në kombinime ose plotësisht të çrregullta ose pak a shumë të renditura. Besohej se ekzistojnë tre faza - të gazta, të lëngshme dhe të ngurta. Substancat i pranojnë ato nën ndikimin e kushteve të jashtme.
Megjithatë, aktualisht mund të themi se ekzistojnë 4 gjendje të materies. Është plazma që mund të konsiderohet e re, e katërta. Dallimi i tij nga gjendjet e kondensuar (të ngurtë dhe të lëngët) qëndron në faktin se, si një gaz, ai nuk ka jo vetëm elasticitet prerës, por edhe një vëllim fiks. Nga ana tjetër, plazma ka të përbashkët me gjendjen e kondensuar praninë e rendit me rreze të shkurtër, d.m.th., korrelacionin e pozicioneve dhe përbërjes së grimcave ngjitur me një ngarkesë të caktuar plazmatike. Në këtë rast, një korrelacion i tillë nuk krijohet nga forcat ndërmolekulare, por nga forcat e Kulonit: një ngarkesë e caktuar largon ngarkesat me të njëjtin emër me vetveten dhe tërheq ato të kundërta.
Fizika e plazmës u rishikua shkurtimisht nga ne. Kjo temë është mjaft voluminoze, ndaj mund të themi vetëm se kemi zbuluar bazat e saj. Fizika e plazmës sigurisht që meriton shqyrtim të mëtejshëm.
