Плазма

Состояние плазмы практически единогласно признается научным сообществом как четвертое агрегатное состояние.

Состояние плазмы или ионизованный газ представляется как набор заряженных частиц, суммарный заряд которых в любом объеме системы равен нулю – квазинейтральный газ.

В отличие от газа вещество в состоянии плазмы обладает очень высокой электрической проводимостью. И хотя суммарный электрический заряд плазмы обычно равен нулю, она значительно подвержена влиянию магнитного поля, которое способно вызывать течение струй такого вещества и разделять его на слои, как это наблюдается на Солнце.

Актуальность данной темы обусловливается тем, что, несмотря на то, что плазма является малоизученным объектом во многих науках. В настоящее время она активно изучается т.к. имеет огромное значение для науки и техники. Эта тема интересна ещё и тем, что плазма - четвёртое состояние вещества, о существовании которого люди не подозревали до XX века.

Целью данной работы является изучение плазмы - четвёртого состояния вещества. Для достижения данной цели, необходимо решить следующие задачи, такие как:

Рассмотреть что такое плазма.

Охарактеризовать свойства плазмы.

Проанализировать, как применяется плазма в природе и технике.

1. Что такое плазма

Физическое состояние вещества, как правило, зависит от сочетаний температуры и давления. В зависимости от этих параметров вещество может принимать различные агрегатные состояния, такие как твердое тело, жидкость или газ. Однако существуют и другие фундаментальные состояния вещества. Одно из них - плазма, которая может возникать при определенных условиях.  Термин «плазма» впервые был применен к ионизированному газу в 1929 году Ирвингом Лэнгмюром, американским химиком и физиком.

Агрегатное состояние вещества можно рассматривать как состояние элементарных частиц, которые составляют вещество, и прочность связей между ними. Например, в (кристаллическом) твердом теле существуют сильные межмолекулярные связи, которые удерживают атомы вместе в решетчатом образовании, придающие ему веществу определенный объем и форму. В жидкости эти силы так слабы, что вещество больше не имеет определенной формы, а в газе они уже настолько незначительны, что атомы или молекулы могут двигаться независимо друг от друга, но они все еще остаются атомами и молекулами. Плазма - это состояние вещества, которое имеет достаточно энергии для отделения электронов от ядра атома.

Атомы содержат одинаковое количество как положительно, так и отрицательно заряженных частиц. Из-за того, что протоны в ядре окружены равным количеством отрицательно заряженных электронов, каждый атом электрически нейтрален.

Плазма образуется, когда под воздействием тепловой или другой энергии ряд атомов высвобождают свои электроны. В результате атомы становятся положительно заряженными (ионами), а высвобожденные электроны могут свободно перемещаться. Когда достаточное количество атомов ионизируется, чтобы существенно повлиять на электрические характеристики газа, он становится плазмой.  Проще говоря, плазма - это горячий ионизированный газ, состоящий примерно из одинакового количества положительно заряженных ионов и отрицательно заряженных электронов.

Одной из важнейших характеристик плазмы степень ионизации. Чем меньше нейтральных атомов в ее составе, тем больше ион-электронных пар и высокая плотность.

Еще одним важнейшим параметром плазмы – это его температура. Все известно, что температура солнца достигает миллионов градусов Цельсия. Поэтому для того чтобы не путаться с большим количеством нулей, ученые ввели единицу измерения температуры плазмы — эВ (электронвольт)[1].

Афанасьев, Б. Н. Физическая химия: учебное пособие / Б. Н. Афанасьев, Ю. П. Акулова. - Электрон. дан. - СПб.: Лань, 2012. - 464 с.

Болдырев, А. И. Физическая и коллоидная химия: учебник для студентов с.-х. вузов. - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Высш. шк., 1983. - 408 с.

Ораевский Н.В. Плазма на Земле и в космосе, К. Наукова думка, 2019. – 175с.

Плазма-четвертое состояние вещества, Элективный курс, Орлов В.А., Дорожкин С.В., 2015. – 855с.