Er et plasma en særskilt fase af stof?

For klarhedens skyld er der en almindelig misforståelse om plasma her. Når plasma introduceres for første gang for en person, der ikke ved hvad det er, kaldes det “Den fjerde tilstand af stof”, hvilket er en unøjagtig beskrivelse af det. Da dette udtryk bruges til at introducere en til plasma, er det er ingen big deal.

Når et materiale skifter fra en særskilt fase til en anden, gennemgår det en fysisk proces kaldet faseovergang . Når gas bliver plasma, den gennemgår ikke standardfaseovergangen . Derfor kan plasma-i en generel forstand ikke betragtes som en særskilt fase som faste, flydende og gasfaser. Det er en fase i luftformen. I visse sjældne tilfælde kan overgangen fra gas til plasma imidlertid beskrives som fase overgang.

Plasma er pr. definition en blanding af frie elektroner og deres ioner (muligvis negative ioner). Du har brug for nok energi til at frigøre elektroner fra atomer. Groft sagt , Når du lægger den energi i et fast stof, vil energi muligvis blive spredt som varme. Hvis du lægger den energi i en væske, kan energi blive spredt i fordampning. Hvis du lægger det i en gas, går det i at bryde atomer og molekyler (hvilket skaber plasma). Følgende figur gør det klarere >

Forhåbentlig var det nyttigt

Kommentarer

• I ‘ er ikke så sørg for at plasma ikke ‘ t fortjener et sted som en separat tilstand af stof, simpelthen fordi ionisering og rekombination ikke sker ved en enkelt temperatur. Plasma har en veldefineret grad af ionisering, og dens egenskaber er fundamentalt forskellige end alle andre tilstande af stof. Se @ChinYeh ‘ s svar. Jeg har flere plasmafysiske lærebøger, der eksplicit kalder det en fjerde tilstand af materie. På en eller anden måde svarer dette spørgsmål til ” er Pluto en planet? “, men jeg tror, det ‘ er vigtigt at henlede mere opmærksomhed på statens egenskaber end på dens overgange.
• Bare en nitpick – kan ‘ t vi undgår væske-damp-faseovergang i f.eks vand ved at gå rundt om det kritiske punkt i rummet med temperatur-tryk? Så hvis undgåelse af en ordentlig faseovergang er tilstrækkelig til at erklære plasma for den samme fase som gas, betyder ikke ‘ t det også, at væske er en del af den samme fase? Dette skubber sandsynligvis definitionen længere end den var beregnet til, men det ‘ er noget at tænke på.

Plasma siges at være en særskilt fase, fordi den ikke overholder den sædvanlige beskrivelse og fysiske love, der bruges til at beskrive de sædvanlige 3 tilstandstilstande, på flere punkter:

• Plasma er ikke i ligevægt. Ofte er det langt fra en ligevægt. Derfor kan termodynamik ikke bruges til at forklare.
• Plasma er lavet af løse partikler, men disse partikler følger ikke kinetisk teori om gasser . Ideel gaslovgivning er ikke engang en første tilnærmelse til at modellere et plasma.
• Plasmapartikler følger ikke en statistisk hastighedsfordeling (Maxwell-fordeling).
• Plasma skal have to (eller mere) uafhængige komponenter. Disse komponenter skal bære ladninger. den ene er lavet af elektroner, den anden kationer. Det er elektroner, der er mere aktive i at bestemme plasmagenskaber.
• I modsætning til gasser, væsker og (molekylære) faste stoffer udøver plasmapartikler stærke kræfter over for hinanden.
• Der er ikke en enkelt temperatur, der karakteriserer plasma. Dette betyder to ting.For det første er plasma ikke en klar fase, derfor er der ikke en klar faseovergangstemperatur, såsom smeltning eller kogning, for plasma. To, en temperatur er muligvis ikke nok til at beskrive et plasma. Elektronens temperatur kan ofte være højere end for resten af plasmaet.
• Plasma kan begrænses med magnetisk kraft (behøver ikke en beholdervæg).
• I modsætning til andre 3 tilstande er plasma for det meste ustabilt.

I den sidste del har du to spørgsmål, der svarer til “Hvad gør plasma til et plasma?” Ionisering er nødvendig for at danne et plasma, men der er ikke noget specifikt temperaturkrav. Plasma kan eksistere i det interstellære rum ved omkring 100 K og i kontrollerede laboratorier tæt på 0 K. ioniseringsgraden er normalt repræsenteret som forholdet mellem ladede ioner og samlede (ladede plus neutrale) kerner i en gas, og kun en lille grad af ionisering (undertiden under 1%) er nok til at få en gas til at opføre sig som et plasma.

For at være klar er et plasma ikke det samme som en ionisk væske , som ikke er et resultat af ionisering, men snarere er lavet af kationer og anioner. Ionisering betyder, at elektroner frigøres fra atomer eller molekyler. En ionisk væske er et salt i flydende tilstand.

Kommentarer

• Til gavn for fremtidige læsere: flere af disse punkter er ukorrekte. ” [Plasma følger ikke kinetisk teori om gasser. ” Falskgaskinetisk teori er en glimrende beskrivelse af transportprocesser i mange plasmaer , inklusive den ideelle gaslov. ” … følg ikke en statistisk hastighedsfordeling ” Falsk – selvfølgelig gør de det, og ofte er hver art ca. Maxwellian. ” … skal have to … uafhængige komponenter ” Falsk – pure-elektron og pure-ion-plasma findes og udviser mange af de kollektive fænomener (plasmon-tilstand, Debye-screening osv.) forbundet med plasma.

Undtagen plasma var den første tilstand af sagen, ikke den fjerde. Alt stof dannet af plasma, det omdannes ikke fra stof til plasma, men fra plasma til stof. Dette er grunden til, at 99% af universet er plasma. Elektronerne blev aldrig fjernet fra atomerne, de var aldrig en del af atomet, før de blev bundet af den elektriske energi i plasmaet til at danne gasser, væsker og faste stoffer.

http://home.web.cern.ch/about/physics/heavy-ions-and-quark-gluon-plasma “I et par milliontedele af et sekund, kort efter big bang, blev universet fyldt med en forbløffende varm, tæt suppe lavet af alle slags af partikler, der bevæger sig med næsten lyshastighed. Denne blanding blev domineret af kvarker – grundlæggende stumper af stof – og af gluoner, bærere af den stærke kraft, der normalt “limer” kvarker sammen til velkendte protoner og neutroner og andre arter. I de første undvigende øjeblikke af ekstrem temperatur var kvarker og gluoner imidlertid kun svagt bundet, fri til at bevæge sig selv i det, der kaldes et kvark-gluon-plasma “

Og angiveligt efter 13+ milliarder år, kun mindre end 1% af af dette plasma er bundet til faste stoffer, væsker og gasser. Resten er bundet i en blanding af ioner og elektroner, kondenseret fra den kvark / gluon-tilstand.

At se på det som dannet af faste stoffer, væsker og gasser er et forkert synspunkt, og understøttes slet ikke af videnskab. Faste stoffer, væsker og gasser dannes i stedet af plasma.

Kommentarer

• Jeg tror ikke ‘ tidsbestilling er problemet her – Jeg ‘ er sikker på, at alle er enige i, at du kan gå begge veje. Mens universet startede som et plasma, blev det meste af materialet neutral gas ved rekombination et par hundrede tusind år efter stort brag. Det blev derefter reioniseret et par hundrede millioner år senere.
• Dette betyder ikke ‘ t virkelig synes at besvare spørgsmålet.
• Også kvark-gluon-plasmaet var virkelig ikke ‘ et plasma i den forstand, som OP taler om, men endnu en tilstand af stof, hvor kvarker og gluoner aflokaliseres.