Er et plasma en tydelig fase av materie?

For klarhetens skyld er det en vanlig misforståelse om plasma her. Når plasma blir introdusert for første gang for noen som ikke vet hva det er, kalles det «Den fjerde tilstand av materie», som er en unøyaktig beskrivelse av det. Siden dette begrepet brukes for å introdusere noen til plasma, er det er ikke så farlig.

Når et materiale endres fra en distinkt fase til en annen, går det gjennom en fysisk prosess kalt faseovergang . Når gass blir plasma, den går ikke gjennom standard faseovergang . Derfor kan plasma i generell forstand ikke betraktes som en distinkt fase som faste, flytende og gassfaser. Det er en fase av gassform. I visse sjeldne tilfeller kan imidlertid overgang fra gass til plasma beskrives som fase overgang.

Plasma per definisjon er en blanding av frie elektroner og deres ioner (muligens negative ioner). Du trenger nok energi til å frigjøre elektroner fra atomer. Grovt sett , Når du legger den energien i et fast stoff, kan energi bli spredt som varme. Hvis du legger den energien i en væske, kan energien bli spredt i fordampning. Hvis du putter den i en gass, går den i å bryte atomer og molekyler (skape plasma). Figuren nedenfor gjør det tydeligere

Forhåpentligvis var det nyttig

Kommentarer

• Jeg ‘ er ikke så sikker på at plasma ikke ‘ t fortjener et sted som en egen tilstand av materie rett og slett fordi ionisering og rekombinasjon ikke skjer ved en eneste temperatur. Plasma har en veldefinert grad av ionisering, og dens egenskaper er fundamentalt forskjellige enn alle andre tilstander av materie. Se @ChinYeh ‘ sitt svar. Jeg har flere plasma fysikk lærebøker som eksplisitt kaller det en fjerde tilstand av materie. På en eller annen måte ligner dette spørsmålet på » er Pluto en planet? «, men jeg tror det ‘ er viktig å trekke mer oppmerksomhet til tilstandens egenskaper enn overgangene.
• Bare en nitpick – kan ‘ t vi unngår væske-damp faseovergang i f.eks vann ved å gå rundt det kritiske punktet i temperatur-trykk-rommet? Så hvis det er tilstrekkelig å unngå en riktig faseovergang for å erklære plasma som den samme fasen som gass, betyr ikke ‘ t det også at væske er en del av den samme fasen? Dette skyver sannsynligvis definisjonen lenger enn den var ment, men det ‘ er noe å tenke på.

Plasma sies å være en tydelig fase fordi den ikke overholder den vanlige beskrivelsen og de fysiske lovene som brukes til å beskrive de vanlige 3 tilstandene av materie, på flere måter:

• Plasma er ikke i likevekt. Ofte er det langt fra en likevekt. Derfor kan termodynamikk ikke brukes til å forklare.
• Plasma er laget av løse partikler, men disse partiklene følger ikke kinetisk teori om gasser . Ideell gasslov er ikke engang en første tilnærming for å modellere et plasma.
• Plasmapartikler følger ikke en statistisk hastighetsfordeling (Maxwell-fordeling).
• Plasma må ha to (eller mer) uavhengige komponenter. Disse komponentene må bære ladninger. den ene er laget av elektroner, den andre kationer. Det er elektroner som er mer aktive når det gjelder å bestemme plasmagenskaper.
• I motsetning til gasser, væsker og (molekylære) faste stoffer, utøver plasmapartikler sterke krefter mot hverandre.
• Det er ikke en eneste temperatur som kjennetegner plasma. Dette betyr to ting.En, plasma er ikke en klar fase, og det er derfor ikke en klar faseovergangstemperatur, som smelting eller kokende, for plasma. To, en temperatur er kanskje ikke nok til å beskrive et plasma. Temperaturen for elektroner kan ofte være høyere enn for resten av plasmaet.
• Plasma kan begrenses av magnetisk kraft (trenger ikke en beholdervegg).
• I motsetning til andre tre stater er plasma stort sett ustabilt.

I den siste delen har du to spørsmål som tilsvarer «Hva gjør plasma til et plasma?» Jonisering er nødvendig for å danne et plasma, men det er ikke noe spesifikt temperaturkrav. Plasma kan eksistere i det interstellare rommet på rundt 100 K og i kontrollerte laboratorier nær 0 K. ioniseringsgraden blir vanligvis representert som forholdet mellom ladede ioner og totale (ladede pluss nøytrale) kjerner i en gass, og bare en liten grad av ionisering (noen ganger under 1%) er nok til at en gass oppfører seg som et plasma.

For å være klar, er et plasma ikke det samme som en ionisk væske , som ikke er et resultat av ionisering, men snarere er laget av kationer og anioner. Ionisering betyr at elektroner blir satt fri fra atomer eller molekyler. En ionisk væske er et salt i flytende tilstand.

Kommentarer

• Til fordel for fremtidige lesere: Flere av disse punktene er feil. » [Plasma følger ikke kinetisk teori om gasser. » Falsk gass kinetisk teori er en utmerket beskrivelse av transportprosesser i mange plasmaer , inkludert den ideelle gassloven. » … ikke følg en statistisk hastighetsfordeling » Falsk – selvfølgelig gjør de det, og ofte er hver art omtrent Maxwellian. » … må ha to … uavhengige komponenter » Falske – ren-elektron og ren-ion-plasmaer eksisterer og viser mange av de kollektive fenomenene (plasmon-modus, Debye-screening osv.) assosiert med plasma.

Unntatt plasma var den første tilstanden i saken, ikke den fjerde. All materie dannet av plasma, den omdannes ikke fra materie til plasma, men fra plasma til materie. Dette er grunnen til at 99% av universet er plasma. Elektronene ble aldri fjernet fra atomene, de var aldri en del av atomet før de ble bundet av den elektriske energien i plasmaet til å danne gasser, væsker og faste stoffer.

http://home.web.cern.ch/about/physics/heavy-ions-and-quark-gluon-plasma «I noen få milliontedeler av et sekund, kort tid etter stor smell, ble universet fylt med en forbløffende varm, tett suppe laget av alle slag av partikler som beveger seg med nær lyshastighet. Denne blandingen ble dominert av kvarker – grunnleggende biter av materie – og av gluoner, bærere av den sterke kraften som normalt «limer» kvarker sammen til kjente protoner og nøytroner og andre arter. I de første unnvikende øyeblikkene av ekstrem temperatur, men kvarker og gluoner var bare svakt bundet, fri til å bevege seg alene i det som kalles et kvark-gluon-plasma «

Og angivelig etter 13+ milliarder år, bare mindre enn 1% av av det plasmaet har bundet seg til faste stoffer, væsker og gasser. Resten har bundet seg til en blanding av ioner og elektroner, kondensert fra den kvark / gluon-tilstanden.

Å se på den som dannet av faste stoffer, væsker og gasser er et feil synspunkt, ikke støttet i det hele tatt av vitenskap. Tørrstoffer, væsker og gasser dannes i stedet av plasma.

Kommentarer

• Jeg tror ikke ‘ t tror tidsbestillingen er problemet her – Jeg ‘ er sikker på at alle er enige om at du kan gå begge veier. Mens universet startet som et plasma, ble det meste av materialet nøytral gass ved rekombinasjon noen hundre tusen år etter det store smellet. Det ble da reionisert noen hundre millioner år senere.
• Dette ‘ t virkelig ser ut til å svare på spørsmålet.
• Quark-gluon plasma var virkelig ikke ‘ ta plasma i den forstand at OP snakker om, men enda en stat av materie der kvarker og gluoner avlokaliseres.