Ist ein Plasma eine bestimmte Phase der Materie?

Aus Gründen der Klarheit gibt es hier ein weit verbreitetes Missverständnis über Plasma. Plasma, wenn es zum ersten Mal jemandem vorgestellt wird, der nicht weiß, was es ist, wird es „Der vierte Zustand der Materie“ genannt, was eine ungenaue Beschreibung davon ist. Da dieser Begriff verwendet wird, um jemanden in Plasma einzuführen, wird es ist keine große Sache.

Wenn ein Material von einer bestimmten Phase in eine andere wechselt, durchläuft es einen physikalischen Prozess namens Phasenübergang Gas wird zu Plasma, es durchläuft den Standardphasenübergang nicht . Daher kann Plasma – im allgemeinen Sinne – nicht als eigenständige Phase als feste, flüssige und gasförmige Phase angesehen werden. Es ist eine Phase des gasförmigen Zustands. In bestimmten seltenen Fällen kann der Übergang von Gas zu Plasma jedoch als Phase beschrieben werden Übergang.

Plasma ist per Definition eine Mischung aus freien Elektronen und ihren Ionen (möglicherweise negativen Ionen). Sie benötigen genügend Energie, um Elektronen aus Atomen freizusetzen. Grob gesagt Wenn Sie diese Energie in einen Feststoff geben, wird Energie möglicherweise als Wärme abgeführt. Wenn Sie diese Energie in eine Flüssigkeit geben, wird Energie möglicherweise abgeführt Wenn Sie es in ein Gas geben, wird es in Atome und Moleküle zerlegt (wodurch Plasma entsteht). Die folgende Abbildung macht es klarer.

Hoffentlich war das nützlich

Kommentare

• Ich ‚ bin nicht Stellen Sie also sicher, dass Plasma ‚ keinen Platz verdient als separater Materiezustand, einfach weil Ionisation und Rekombination nicht bei einer einzigen Temperatur stattfinden. Plasma hat einen genau definierten Ionisationsgrad und seine Eigenschaften unterscheiden sich grundlegend von allen anderen Materiezuständen. Siehe die Antwort von @ChinYeh ‚. Ich habe mehrere Lehrbücher für Plasmaphysik, die es ausdrücklich als vierten Materiezustand bezeichnen. In gewissem Sinne ähnelt diese Frage “ ist Pluto ein Planet? „, aber ich denke, es ist ‚ ist wichtig, um mehr Aufmerksamkeit auf die Eigenschaften des Zustands als auf seine Übergänge zu lenken.
• Nur ein Trottel – können wir ‚ das nicht vermeiden Flüssig-Dampf-Phasenübergang in z Wasser, indem man den kritischen Punkt im Temperatur-Druck-Raum umgeht? Wenn also die Vermeidung eines ordnungsgemäßen Phasenübergangs ausreicht, um Plasma als dieselbe Phase wie Gas zu deklarieren, bedeutet dies nicht, dass auch Flüssigkeit Teil derselben Phase ist, ‚? Dies treibt die Definition wahrscheinlich weiter voran als beabsichtigt, aber ‚ ist etwas zum Nachdenken.

Plasma wird als eigenständige Phase bezeichnet, da es die üblichen Beschreibungen und physikalischen Gesetze, die zur Beschreibung der üblichen 3 Zustände der Materie verwendet werden, in mehreren Punkten nicht beachtet:

• Plasma ist nicht im Gleichgewicht. Oft ist es weit von einem Gleichgewicht entfernt. Daher kann die Thermodynamik nicht zur Erklärung verwendet werden.
• Plasma besteht aus losen Partikeln, aber diese Partikel folgen nicht der kinetischen Theorie der Gase Das ideale Gasgesetz ist nicht einmal eine erste Annäherung zur Modellierung eines Plasmas.
• Plasmapartikel folgen keiner statistischen Geschwindigkeitsverteilung (Maxwell-Verteilung).
• Plasma muss zwei haben (oder mehr) unabhängige Komponenten. Diese Komponenten müssen Ladungen tragen. Eine besteht aus Elektronen, die anderen aus Kationen. Es sind Elektronen, die bei der Entscheidung über die Plasmaeigenschaften aktiver sind.
• Im Gegensatz zu Gasen, Flüssigkeiten und (molekularen) Feststoffen üben Plasmapartikel starke Kräfte aufeinander aus.
• Es gibt keine einzige Temperatur, die das Plasma charakterisiert. Dies bedeutet zwei Dinge.Erstens ist Plasma keine eindeutige Phase, daher gibt es für Plasma keine eindeutige Phasenübergangstemperatur wie Schmelzen oder Kochen. Zweitens reicht eine Temperatur möglicherweise nicht aus, um ein Plasma zu beschreiben. Die Temperatur für Elektronen kann oft höher sein als die für den Rest des Plasmas.
• Plasma kann durch Magnetkraft begrenzt werden (benötigt keine Behälterwand).
• Im Gegensatz zu anderen drei Zuständen ist Plasma meist instabil.

Im letzten Teil haben Sie zwei Fragen, die sich auf „Was macht Plasma zu einem Plasma?“ belaufen. Die Ionisierung ist erforderlich, um ein Plasma zu bilden, es gibt jedoch keine spezifischen Temperaturanforderungen. Plasma kann im interstellaren Raum bei etwa 100 K und in kontrollierten Labors bei nahe 0 K existieren. Der Ionisationsgrad wird normalerweise als Verhältnis von geladenen Ionen zu dargestellt Gesamtkerne (geladen plus neutral) in einem Gas und nur ein geringer Ionisationsgrad (manchmal unter 1%) reichen aus, um ein Gas wie ein Plasma zu verhalten.

Um klar zu sein, ist ein Plasma dies nicht das gleiche wie eine -Ionenflüssigkeit , die nicht auf Ionisation zurückzuführen ist, sondern aus Kationen und Anionen besteht. Ionisation bedeutet, dass Elektronen von Atomen oder Molekülen befreit werden. Eine ionische Flüssigkeit ist ein Salz in flüssigem Zustand.

Kommentare

• Zum Nutzen zukünftiger Leser: Einige dieser Aufzählungspunkte sind falsch. “ [Plasma] folgt nicht der kinetischen Theorie der Gase. “ Die kinetische Theorie des falschen Gases ist eine hervorragende Beschreibung von Transportprozessen in vielen Plasmen einschließlich des idealen Gasgesetzes. “ … folgen Sie keiner statistischen Geschwindigkeitsverteilung “ Falsch – natürlich, und oft ist jede Art ungefähr Maxwellian. “ … muss zwei … unabhängige Komponenten haben “ Falsch – reine Elektronen- und reine Ionenplasmen existieren und weisen viele auf die kollektiven Phänomene (Plasmon-Modus, Debye-Screening usw.) im Zusammenhang mit Plasma.

Außer Plasma war der erste Zustand der Materie, nicht der vierte. Alle Materie, die aus Plasma gebildet wird, wird nicht von Materie zu Plasma umgewandelt, sondern von Plasma zu Materie. Deshalb besteht 99% des Universums aus Plasma. Die Elektronen wurden niemals von den Atomen abgestreift, sie waren niemals Teil des Atoms, bis sie durch die elektrische Energie im Plasma gebunden wurden, um Gase, Flüssigkeiten und Feststoffe zu bilden.

http://home.web.cern.ch/about/physics/heavy-ions-and-quark-gluon-plasma „Für einige Millionstelsekunden, kurz nach dem Urknall, war das Universum mit einer erstaunlich heißen, dichten Suppe aller Art gefüllt Diese Mischung wurde von Quarks – fundamentalen Materieteilen – und von Gluonen dominiert, Trägern der starken Kraft, die Quarks normalerweise zu bekannten Protonen, Neutronen und anderen Spezies „zusammenkleben“. In diesen ersten abklingenden Momenten Bei extremer Temperatur waren Quarks und Gluonen jedoch nur schwach gebunden und konnten sich in einem sogenannten Quark-Gluon-Plasma von selbst bewegen. „

Und angeblich nach mehr als 13 Milliarden Jahren nur weniger als 1% von von diesem Plasma hat sich in Feststoffe, Flüssigkeiten und Gase gebunden. Der Rest hat sich zu einer Mischung aus Ionen und Elektronen zusammengeschlossen, die aus diesem Quark / Gluon-Zustand kondensiert sind.

Es ist ein falscher Standpunkt, der von Feststoffen, Flüssigkeiten und Gasen gebildet wird und von dem überhaupt nicht unterstützt wird Wissenschaft. Feststoffe, Flüssigkeiten und Gase werden stattdessen aus Plasma gebildet.

Kommentare

• Ich denke nicht ‚ Die zeitliche Reihenfolge ist hier das Problem – ich ‚ bin mir sicher, dass alle zustimmen, dass Sie beide Wege gehen können. Während das Universum als Plasma begann, wurde der größte Teil des Materials bei der -Rekombination einige hunderttausend Jahre nach dem Urknall. Es wurde dann einige hundert Millionen Jahre später reionisiert .
• Dies ist nicht wirklich ‚ scheinen die Frage zu beantworten.
• Auch das Quark-Gluon-Plasma war wirklich kein ‚ ta-Plasma in dem Sinne, von dem das OP spricht, sondern ein weiterer Zustand von Materie, in der Quarks und Gluonen de-lokalisiert sind.