Nyakati tulipohusisha plasma na kitu kisicho halisi, kisichoeleweka, cha kupendeza, zimepita zamani. Leo, dhana hii inatumiwa kikamilifu. Plasma hutumiwa katika tasnia. Inatumika sana katika uhandisi wa taa. Mfano ni taa za kutoa gesi zinazomulika barabarani. Lakini pia iko katika taa za fluorescent. Pia ni katika kulehemu umeme. Baada ya yote, arc ya kulehemu ni plasma inayotokana na tochi ya plasma. Mifano mingine mingi inaweza kutolewa.
Fizikia ya Plasma ni tawi muhimu la sayansi. Kwa hivyo, inafaa kuelewa dhana za kimsingi zinazohusiana nayo. Hivi ndivyo makala yetu yamejitolea.
Ufafanuzi na aina za plasma
plasma ni nini? Ufafanuzi katika fizikia ni wazi kabisa. Hali ya plazima ni hali kama hii wakati ya mwisho ina idadi kubwa (inayolingana na jumla ya idadi ya chembe) ya chembe zilizochajiwa (wabebaji) ambazo zinaweza zaidi au kidogo kusonga kwa uhuru ndani ya dutu. Aina zifuatazo kuu za plasma katika fizikia zinaweza kutofautishwa. Ikiwa wabebaji ni wa chembe za aina moja (nachembe za malipo kinyume, neutralizing mfumo, hawana uhuru wa harakati), inaitwa sehemu moja. Vinginevyo, ni - sehemu mbili au nyingi.
Vipengele vya Plasma
Kwa hivyo, tumeelezea kwa ufupi dhana ya plasma. Fizikia ni sayansi halisi, kwa hivyo ufafanuzi ni wa lazima hapa. Hebu sasa tueleze kuhusu sifa kuu za hali hii ya maada.
Sifa za Plasma katika fizikia ni kama ifuatavyo. Awali ya yote, katika hali hii, chini ya hatua ya nguvu ndogo za umeme tayari, harakati ya flygbolag hutokea - sasa ambayo inapita kwa njia hii mpaka nguvu hizi kutoweka kutokana na uchunguzi wa vyanzo vyao. Kwa hiyo, plasma hatimaye hupita katika hali ambapo ni quasi-neutral. Kwa maneno mengine, kiasi chake, kikubwa kuliko thamani ya microscopic, ina malipo ya sifuri. Kipengele cha pili cha plasma kinahusiana na asili ya muda mrefu ya vikosi vya Coulomb na Ampere. Inajumuisha ukweli kwamba mwendo katika hali hii, kama sheria, una tabia ya pamoja, inayohusisha idadi kubwa ya chembe za kushtakiwa. Hizi ni mali ya msingi ya plasma katika fizikia. Itakuwa muhimu kuwakumbuka.
Sifa hizi zote mbili husababisha ukweli kwamba fizikia ya plasma ni tajiri isivyo kawaida na tofauti. Udhihirisho wake wa kushangaza zaidi ni urahisi wa kutokea kwa aina mbalimbali za kutokuwa na utulivu. Wao ni kikwazo kikubwa kinachozuia matumizi ya vitendo ya plasma. Fizikia ni sayansi ambayo inabadilika kila wakati. Kwa hiyo, inaweza kuwa na matumaini kwamba baada ya muda vikwazo hiviitaondolewa.
Plasma katika kimiminiko
Tukigeukia mifano mahususi ya miundo, hebu tuanze na kuzingatia mifumo midogo ya plasma katika suala lililofupishwa. Kati ya vinywaji, mtu anapaswa kwanza kutaja metali za kioevu - mfano ambao mfumo mdogo wa plasma unalingana - plasma ya sehemu moja ya wabebaji wa elektroni. Kwa kusema kweli, kitengo cha kupendeza kwetu kinapaswa pia kujumuisha vinywaji vya elektroliti ambamo kuna wabebaji - ioni za ishara zote mbili. Walakini, kwa sababu tofauti, elektroliti hazijumuishwa katika kitengo hiki. Mojawapo ni kwamba hakuna mwanga, wabebaji wa rununu, kama vile elektroni, kwenye elektroliti. Kwa hivyo, sifa za plasma zilizo hapo juu zinaonyeshwa dhaifu zaidi.
Plasma katika fuwele
Plasma katika fuwele ina jina maalum - plasma ya hali dhabiti. Katika fuwele za ionic, ingawa kuna malipo, hazina mwendo. Kwa hiyo, hakuna plasma. Katika metali, hizi ni elektroni za upitishaji zinazounda plasma ya sehemu moja. Ada yake hulipwa kwa kutozwa ioni za immobile (kwa usahihi zaidi, haiwezi kusogeza umbali mrefu).
Plasma katika semiconductors
Kwa kuzingatia misingi ya plasma fizikia, ni lazima ieleweke kwamba hali katika semiconductors ni tofauti zaidi. Hebu tueleze kwa ufupi. Plasma ya sehemu moja katika vitu hivi inaweza kutokea ikiwa uchafu unaofaa huletwa ndani yao. Ikiwa uchafu hutoa kwa urahisi elektroni (wafadhili), basi flygbolag za aina ya n huonekana - elektroni. Ikiwa uchafu, kinyume chake, huchukua kwa urahisi elektroni (vipokezi), basi wabebaji wa aina ya p huibuka.- mashimo (maeneo tupu katika usambazaji wa elektroni), ambayo hufanya kama chembe na chaji chanya. Plasma ya sehemu mbili inayoundwa na elektroni na mashimo hutokea katika semiconductors kwa njia rahisi zaidi. Kwa mfano, inaonekana chini ya hatua ya kusukuma mwanga, ambayo hutupa elektroni kutoka kwa bendi ya valence kwenye bendi ya uendeshaji. Tunaona kuwa chini ya hali fulani, elektroni na mashimo yanayovutia kwa kila mmoja yanaweza kuunda hali iliyounganishwa sawa na atomi ya hidrojeni - exciton, na ikiwa kusukuma ni kubwa na msongamano wa excitons ni kubwa, basi huunganishwa pamoja na kuunda tone. kioevu cha shimo la elektroni. Wakati mwingine hali kama hiyo huchukuliwa kuwa hali mpya ya jambo.
Ioni ya gesi
Mifano iliyo hapo juu inarejelea visa maalum vya hali ya plasma, na plazima katika umbo lake safi inaitwa gesi ionized. Sababu nyingi zinaweza kusababisha ionization yake: shamba la umeme (kutokwa kwa gesi, radi), flux mwanga (photoionization), chembe za haraka (mionzi kutoka kwa vyanzo vya mionzi, mionzi ya cosmic, ambayo iligunduliwa kwa kuongeza kiwango cha ionization na urefu). Hata hivyo, jambo kuu ni inapokanzwa kwa gesi (ionization ya joto). Katika hali hii, mgawanyo wa elektroni kutoka kwa atomi husababisha mgongano na sehemu ya pili ya chembe nyingine ya gesi, ambayo ina nishati ya kutosha ya kinetiki kutokana na joto la juu.
plasma ya halijoto ya juu na ya chini
Fizikia ya plasma ya joto la chini ndiyo tunayokutana nayo karibu kila siku. Mfano wa hali kama hii ni moto,Dutu hii katika kutokwa kwa gesi na umeme, aina mbalimbali za plasma ya nafasi ya baridi (iono- na magnetospheres ya sayari na nyota), dutu ya kazi katika vifaa mbalimbali vya kiufundi (jenereta za MHD, injini za plasma, burners, nk). Mifano ya plasma ya joto la juu ni suala la nyota katika hatua zote za mageuzi yao, isipokuwa kwa utoto wa mapema na uzee, dutu ya kazi katika vifaa vya muunganisho wa nyuklia vinavyodhibitiwa (tokamaks, vifaa vya leza, vifaa vya boriti, n.k.).
Hali ya nne ya jambo
Karne na nusu iliyopita, wanafizikia na wanakemia wengi waliamini kuwa maada hujumuisha molekuli na atomi pekee. Wao ni pamoja katika mchanganyiko ama kabisa bila utaratibu au zaidi au chini ya amri. Iliaminika kuwa kuna awamu tatu - gesi, kioevu na imara. Dawa huzikubali chini ya ushawishi wa hali ya nje.
Hata hivyo, kwa sasa tunaweza kusema kuwa kuna hali 4 za maada. Ni plasma ambayo inaweza kuchukuliwa kuwa mpya, ya nne. Tofauti yake kutoka kwa majimbo yaliyofupishwa (imara na kioevu) iko katika ukweli kwamba, kama gesi, haina elasticity ya shear tu, bali pia kiasi cha kudumu. Kwa upande mwingine, plasma ina pamoja na hali iliyofupishwa uwepo wa utaratibu wa muda mfupi, yaani, uwiano wa nafasi na utungaji wa chembe zilizo karibu na malipo ya plasma. Katika hali hii, uwiano kama huo hautolewi na baina ya molekuli, bali na nguvu za Coulomb: malipo fulani huondoa malipo ya jina moja yenyewe na kuvutia yale yaliyo kinyume.
Fizikia ya Plasma ilikaguliwa kwa ufupi na sisi. Mada hii ni ngumu sana, kwa hivyo tunaweza kusema tu kwamba tumefunua misingi yake. Fizikia ya Plasma hakika inastahili kuzingatiwa zaidi.
