Is een plasma een aparte fase van materie?

Voor alle duidelijkheid: hier bestaat een algemene misvatting over plasma. Wanneer plasma voor de eerste keer wordt geïntroduceerd bij iemand die niet weet wat het is, wordt het De vierde toestand van materie genoemd, wat een onnauwkeurige beschrijving ervan is. Aangezien deze term wordt gebruikt om iemand kennis te laten maken met plasma, is geen probleem.

Wanneer een materiaal van een afzonderlijke fase naar een andere verandert, doorloopt het een fysiek proces genaamd faseovergang . Wanneer gas wordt plasma, het gaat niet door de standaard faseovergang . Daarom kan plasma – in algemene zin – niet worden beschouwd als een afzonderlijke fase als vaste, vloeibare en gasfasen. Het is een fase van de gasvormige toestand. In bepaalde zeldzame gevallen kan de overgang van gas naar plasma echter worden beschreven als fase. overgang.

Plasma is per definitie een mengsel van vrije elektronen en hun ionen (mogelijk negatieve ionen). Je hebt genoeg energie nodig om elektronen uit atomen vrij te maken. Grofweg , als je die energie in een vaste stof stopt, kan energie worden afgevoerd als warmte. Als je die energie in een vloeistof stopt, kan energie worden afgevoerd in verdamping. Als je het in een gas stopt, gaat het atomen en moleculen breken (waardoor plasma ontstaat). De volgende afbeelding maakt het duidelijker

Hopelijk was dat nuttig

Reacties

• Ik ‘ m niet wees er dus zeker van dat plasma geen ‘ een plek verdient als een afzonderlijke toestand van materie, simpelweg omdat ionisatie en recombinatie niet bij één temperatuur plaatsvinden. Plasma heeft een goed gedefinieerde mate van ionisatie en de eigenschappen ervan zijn fundamenteel anders dan alle andere toestanden van materie. Zie het antwoord van @ChinYeh ‘. Ik heb verschillende handboeken over plasmafysica die het expliciet een vierde toestand van materie noemen. In zekere zin is deze vraag vergelijkbaar met ” is Pluto een planeet? “, maar ik denk dat het ‘ is belangrijk om meer aandacht te vestigen op de eigenschappen van de staat dan op zijn overgangen.
• Gewoon een muggenzifterij – kunnen ‘ we vermijden de vloeistof-dampfaseovergang in bv water door rond het kritieke punt in de temperatuur-drukruimte te gaan? Dus als het vermijden van een juiste faseovergang voldoende is om plasma tot dezelfde fase te verklaren als gas, betekent ‘ dan niet dat ook vloeistof deel uitmaakt van diezelfde fase? Dit duwt waarschijnlijk de definitie verder dan het bedoeld was, maar het is ‘ iets om over na te denken.

Plasma wordt beschouwd als een afzonderlijke fase omdat het de gebruikelijke beschrijving en fysische wetten die worden gebruikt om de gebruikelijke 3 toestanden van materie te beschrijven, niet in acht neemt, op verschillende punten:

• Plasma is niet in evenwicht. Vaak is het verre van een evenwicht. Daarom kan thermodynamica “niet worden gebruikt om uit te leggen.
• Plasma is gemaakt van losse deeltjes, maar deze deeltjes volgen niet kinetische theorie van gassen . Ideale gaswet is niet eens een eerste benadering om een plasma te modelleren.
• Plasmadeeltjes volgen geen statistische snelheidsverdeling (Maxwell-verdeling).
• Plasma moet er twee hebben (of meer) onafhankelijke componenten. Deze componenten moeten ladingen dragen. de ene is gemaakt van elektronen, de andere kationen. Het zijn elektronen die actiever zijn in het bepalen van plasma-eigenschappen.
• In tegenstelling tot gassen, vloeistoffen en (moleculaire) vaste stoffen oefenen plasmadeeltjes sterke krachten op elkaar uit.
• Er is geen enkele temperatuur die plasma kenmerkt. Dit betekent twee dingen.Ten eerste is plasma geen duidelijke fase, daarom is er geen duidelijke faseovergangstemperatuur, zoals smelten of koken, voor plasma. Twee, één temperatuur is misschien niet genoeg om een plasma te beschrijven. De temperatuur voor elektronen kan vaak hoger zijn dan die voor de rest van plasma.
• Plasma kan worden ingesloten door magnetische kracht (heeft geen containerwand nodig).
• In tegenstelling tot andere drie toestanden is plasma meestal onstabiel.

In het laatste deel heb je twee vragen die neerkomen op “Wat maakt plasma tot plasma?” Ionisatie is vereist om een plasma te vormen, maar er is geen specifieke temperatuurvereiste. Plasma kan in de interstellaire ruimte bestaan bij ongeveer 100 K en in gecontroleerde laboratoria bij bijna 0 K. De ionisatiegraad wordt gewoonlijk weergegeven als de verhouding tussen geladen ionen en totale (geladen plus neutrale) kernen in een gas, en slechts een kleine mate van ionisatie (soms minder dan 1%) is voldoende om een gas zich als een plasma te laten gedragen.

Voor alle duidelijkheid: een plasma is niet hetzelfde als een ionische vloeistof , die niet het resultaat is van ionisatie, maar eerder is gemaakt van kationen en anionen. Ionisatie betekent dat elektronen worden vrijgemaakt van atomen of moleculen. Een ionische vloeistof is een zout in vloeibare toestand.

Opmerkingen

• Ten behoeve van toekomstige lezers: verschillende van deze punten zijn onjuist. ” [Plasma volgt] de kinetische theorie van gassen niet. ” Fout – gaskinetische theorie is een uitstekende beschrijving van transportprocessen in veel plasmas , inclusief de ideale gaswet. ” … volg geen statistische snelheidsverdeling ” Fout – natuurlijk wel, en vaak is elke soort ongeveer Maxwellian. ” … moet twee … onafhankelijke componenten hebben ” False – er bestaan pure-elektronen- en pure-ion-plasmas die veel van deze de collectieve verschijnselen (plasmon-modus, Debye-screening, enz.) die verband houden met plasma.

Behalve plasma was de eerste toestand, niet de vierde. Alle materie die uit plasma wordt gevormd, wordt niet omgezet van materie naar plasma, maar van plasma naar materie. Dit is de reden waarom 99% van het universum plasma is. De elektronen zijn nooit van de atomen gestript, ze hebben nooit deel uitgemaakt van het atoom totdat ze door de elektrische energie in het plasma zijn gebonden om gassen, vloeistoffen en vaste stoffen te vormen.

http://home.web.cern.ch/about/physics/heavy-ions-and-quark-gluon-plasma “Enkele miljoensten van een seconde, kort na de oerknal, was het universum gevuld met een verbazingwekkend hete, dichte soep gemaakt van allerlei soorten van deeltjes die met bijna de lichtsnelheid bewogen. Dit mengsel werd gedomineerd door quarks – fundamentele stukjes materie – en door gluonen, dragers van de sterke kracht die normaal gesproken quarks aan elkaar lijmt tot bekende protonen en neutronen en andere soorten. In die eerste vluchtige momenten van extreme temperaturen waren quarks en gluonen echter slechts zwak gebonden, vrij om zelfstandig te bewegen in wat een quark-gluonplasma wordt genoemd. “

En zogenaamd na 13+ miljard jaar, slechts minder dan 1% van van dat plasma is gebonden in vaste stoffen, vloeistoffen en gassen. De rest is gebonden tot een mengsel van ionen en elektronen, gecondenseerd vanuit die quark / gluon-toestand.

Het beschouwen als gevormd uit vaste stoffen, vloeistoffen en gassen is een onjuist standpunt, helemaal niet ondersteund door wetenschap. Vaste stoffen, vloeistoffen en gassen worden in plaats daarvan gevormd uit plasma.

Opmerkingen

• Ik denk niet ‘ de tijdsbesteding is hier het probleem – ik ‘ weet zeker dat iedereen het erover eens is dat je beide kanten op kunt. Hoewel het universum begon als een plasma, werd het meeste van het materiaal neutraal gas bij recombinatie een paar honderdduizend jaar na de oerknal. Het werd vervolgens een paar honderd miljoen jaar later gereioniseerd .
• Dit is ‘ niet echt lijken de vraag te beantwoorden.
• Ook was het quark-gluon-plasma echt geen ‘ ta plasma in de zin waar het OP het over heeft, maar nog een andere toestand van materie waar quarks en gluonen zijn gedelokaliseerd.