Anyag plazmában
178a. §. vérplazma
Az anyag plazmában van.
Lehetőség van a gáz ionizált állapotba hozására a hőmérséklet emelésével. A gáz hőionizációja 6000 ° C-os hőmérsékleten kezdődik. A molekulák mozgásának átlagos energiája már elegendő ahhoz, hogy biztosítsa a molekulák közötti gyakori ütközést, amely az elektron vagy más ionizáció eltávolításához szükséges energiát eredményezi.
Az ionizáció mértéke függ a gáz hőmérsékletétől és nyomásától. A növekvő nyomás hatására az ionizáció csökken.
A több tízezer fok feletti hőmérsékleteknél a semleges atomok vagy a bizonyos térfogatú molekulák gázja új állapotba kerül, amelyet plazmának neveznek.
A más anyagokból kialakított plazma összetett összetétel lehet. Tarthat elektronokat, csupasz magokat és különböző ionokat. Természetesen a plazma semleges részecskéket tartalmaz egy vagy másik mennyiségben. Viszont magas hőmérsékleten ez a százalékarány nagyon kicsi. A fenti példában egy semleges atom felhalmozta a protonokat.
A plazmaállapotban az anyag a csillagokban és a napban létezik. A légkör felső rétege, az úgynevezett ionoszféra, szintén plazma.
A szárazföldi körülmények között a plazma állapotában lévő anyagot az edény melegítésével, természetesen lehetetlen a tűzálló anyagok hiánya miatt. A mágneses mezők speciálisan kiválasztott formáinak segítségével még a forró plazma is korlátozott térfogatban tárolható.
Ha minden plazma részecskék szabadon cserélik az energiát, akkor a plazma gyorsan egyensúlyba kerül, azaz az elektronok és az ionok átlagos energiája azonos lesz a részecskeméretek nagy különbsége ellenére. A plazma ionok lassan mozognak az elektronokhoz képest. Számos számításnál még ingatlannak is tekinthetők.
Az a sebesség, amellyel egyensúlyt lehet megállapítani a különböző fajtájú részecskék között, egy forró plazma esetében (másodpercenként 108 K) terjedhet, másodpercenként jelentéktelen frakciótól.
Egy nemkiegyenlített plazmának egy példája egy gázkitöltő plazma. Külső források elsősorban az energiát továbbítják
elektronok. És az elektronok és az ionok energiájának összehangolása csak nagyszámú ütközés után következik be. Ezért a gázkibocsátásnál a Te elektronhőmérséklet sokkal nagyobb, mint az ionos B ívkitöltés - több tízezer fok fokú, több ezer fokos sorrendben.
Annak érdekében, hogy képet kapjunk a részecskék plazmában való viselkedéséről, bemutatjuk az L. Artsimovich "Elementary Plasma Physics" című 1962-es Atomizdat című könyvéből származó egyszerű számítások eredményét.
A nagy koncentrációjú hidrogén plazmához (1014 ion egy köbcentiméterhez) hideg plazmához jutunk
A forró plazmához (108 K) az átlagos szabad idő és idő egyenlő
A megadott adatok az elektronok ionokkal való ütközésére utalnak.
Most vizsgáljuk a plazma elektromos mezőjének kérdését. Nagyon változik térben és időben. Mindazonáltal lehetséges egy olyan rendszer átlagos mezőjének kiszámítása, amely azonos számú Ionot és elektront tartalmaz, amelyek egy bizonyos I távolságon belül helyezkednek el egymástól. Nem nehéz megérteni, hogy a plazma semlegességének következtében a plazma átlagterülete egy töltés mező nagyságrendjéből a távolabbi I-től, azaz ahol a koncentráció van. Így például a fentiekben bemutatott hidrogén-plazmának ez a területe nagyon gyorsan változik. Megváltoztathatja a jelet az utazási idő sorrendjében és a részecskék közötti távolság sorrendjében.
A fentiekben említettük a plazma semlegességről. Ez a tulajdonság szükséges és teljesül, az elektron mozgásának kaotikus jellege ellenére, nagyon szigorúan. Nagy koncentrációkülönbség esetén az elektromos mező azonnal elkezdi a felesleges részecskék kiűzését, és vonzza a másik jelek részecskéit. Az ilyen automatizmus nagy pontossággal jár (megakadályozza a teljesen félrevezető eltérést a semlegességtől), még olyan kis térfogatok esetén is, amelyeknek a sugara nagyobb, azaz a példánk plazmájához lásd még.
A plazma az elektromágneses hullámok forrása, széles tartományban. Mint ismeretes, az elektron lassulása az elektromágneses hullámok folyamatos spektrumát hozza létre (így alakulnak ki röntgensugarak), ahol az elektron maximális energiája nulla. A plazma bremsstrahlung hullámhossza nagyságrendjének becsléséhez beállíthatjuk. Akkor kiderül, hogy a hideg plazma bremsstrahlungja látható lesz és infravörös, és a forró plazma esetében röntgensugár lesz.
A sugárzás fontos forrása egy proton (ion) egy elektronnal történő rekombinációja. Ebben az esetben nyilvánvalóan olyan foton kerül kibocsátásra, amelynek energiája egyenlő az ellenkező jelek részecskéinek kötési energiájával.
Együtt sugárzás, az azonos jellegű különböző anyagok abban az állapotban a plazma, a plazma sugároz jellegzetesen vonal spektrumokat (eredetük leírt §§ 199 és 203), mert a plazma összetételét tartalmaz bizonyos gerjesztett atomok és ionok.