Czy plazma jest odrębną fazą materii?

Dla jasności, istnieje tutaj powszechne błędne przekonanie na temat plazmy. Kiedy plazma jest wprowadzana po raz pierwszy komuś, kto nie wie, co to jest, nazywana jest „czwartym stanem materii”, co jest jej niedokładnym opisem. Ponieważ termin ten jest używany do wprowadzenia kogoś do plazmy, to nic wielkiego.

Kiedy materiał przechodzi z odrębnej fazy w inną, przechodzi przez fizyczny proces zwany przejściem fazowym . gaz staje się plazmą, nie przechodzi przez standardowe przemiany fazowe . Stąd plazmy – w ogólnym sensie – nie można uważać za odrębną fazę jako fazę stałą, ciekłą i gazową. Jest to faza stanu gazowego. Jednak w pewnych rzadkich przypadkach przejście od gazu do plazmy można opisać jako fazę przejście.

Plazma z definicji jest mieszaniną wolnych elektronów i ich jonów (prawdopodobnie jonów ujemnych). Potrzebujesz wystarczającej ilości energii, aby uwolnić elektrony z atomów. Z grubsza rzecz biorąc , Kiedy umieścisz tę energię w ciele stałym, energia może zostać rozproszona w postaci ciepła. Jeśli umieścisz tę energię w cieczy, energia może zostać rozproszona podczas parowania. Jeśli umieścisz go w gazie, rozbija atomy i cząsteczki (tworzy plazmę). Poniższy rysunek wyjaśnia to jaśniej.

Mam nadzieję, że to było przydatne

Komentarze

• I ' m nie więc upewnij się, że plazma nie ' nie zasługuje na miejsce jako oddzielny stan skupienia po prostu dlatego, że jonizacja i rekombinacja nie zachodzą w jednej temperaturze. Plazma ma dobrze określony stopień jonizacji, a jej właściwości zasadniczo różnią się od wszystkich innych stanów skupienia. Zobacz odpowiedź @ChinYeh '. Mam kilka podręczników do fizyki plazmy, które wprost nazywają to czwartym stanem skupienia. W pewnym sensie to pytanie jest podobne do pytania ” czy Pluton jest planetą? „, ale myślę, że ' jest ważne, aby zwracać większą uwagę na właściwości stanu niż na jego przejścia.
• Tylko chwytak – czy ' unikniemy przejście fazowe ciecz-para np woda, omijając punkt krytyczny w przestrzeni temperatury i ciśnienia? Jeśli więc uniknięcie właściwej przemiany fazowej jest wystarczające do zadeklarowania, że plazma jest tą samą fazą co gaz, czy nie ' t, że również ciecz jest częścią tej samej fazy? To prawdopodobnie przesuwa definicję dalej, niż było to zamierzone, ale ' jest czymś do przemyślenia.

Mówi się, że plazma jest odrębną fazą, ponieważ nie przestrzega zwykłego opisu i praw fizycznych, które są używane do opisania zwykłych 3 stanów materii, z kilku powodów:

• Plazma nie jest w równowadze. Często jest to dalekie od równowagi. Dlatego też termodynamika „nie może być użyta do wyjaśnienia.
• Plazma składa się z luźnych cząstek, ale cząstki te nie są zgodne z kinetyczną teorią gazów . Prawo gazu doskonałego nie jest nawet pierwszym przybliżeniem do modelowania plazmy.
• Cząstki plazmy nie mają statystycznego rozkładu prędkości (rozkład Maxwella).
• Plazma musi mieć dwa (lub więcej) niezależne składniki. Składniki te muszą przenosić ładunki. jeden składa się z elektronów, a drugi kationów. To elektrony są bardziej aktywne w decydowaniu o właściwościach plazmy.
• W przeciwieństwie do gazów, cieczy i (molekularnych) ciał stałych, cząsteczki plazmy wywierają na siebie silne siły.
• Nie ma jednej temperatury charakteryzującej plazmę. To oznacza dwie rzeczy.Po pierwsze, plazma nie jest fazą wyraźną, stąd nie ma wyraźnej temperatury przejścia fazowego, takiej jak topnienie lub wrzenie, dla plazmy. Po drugie, jedna temperatura może nie wystarczyć do opisania plazmy. Temperatura elektronów może być często wyższa niż reszty plazmy.
• Plazma może być ograniczona siłą magnetyczną (nie wymaga ściany pojemnika).
• W przeciwieństwie do innych 3 stanów, plazma jest w większości niestabilna.

W drugiej części masz dwa pytania, które sprowadzają się do „Co sprawia, że plazma jest plazmą?” Do utworzenia plazmy wymagana jest jonizacja, ale nie ma określonych wymagań dotyczących temperatury. Plazma może istnieć w przestrzeni międzygwiazdowej w temperaturze około 100 K, aw kontrolowanych laboratoriach w temperaturze bliskiej 0 K. stopień jonizacji jest zwykle przedstawiany jako stosunek naładowanych jonów do całkowite (naładowane plus obojętne) jądra w gazie, a tylko niewielki stopień jonizacji (czasami poniżej 1%) wystarczy, aby gaz zachowywał się jak plazma.

Aby było jasne, plazma nie jest taki sam jak płyn jonowy , który nie jest wynikiem jonizacji, ale raczej składa się z kationów i anionów. Jonizacja oznacza, że elektrony są uwalniane od atomów lub cząsteczek. Płyn jonowy to sól w stanie ciekłym.

Komentarze

• Z korzyścią dla przyszłych czytelników: kilka z tych wypunktowanych punktów jest niepoprawnych. ” [Plazma] nie jest zgodna z kinetyczną teorią gazów. ” Fałsz – teoria kinetyki gazu jest doskonałym opisem procesów transportowych w wielu plazmach , w tym prawo gazu doskonałego. ” … nie stosuj statystycznego rozkładu prędkości ” Fałsz – oczywiście tak, a często każdy gatunek jest w przybliżeniu Maxwellian. ” … musi mieć dwa … niezależne składniki ” Fałsz – istnieją plazmy czystoelektronowe i jonowe i wykazują wiele z nich zbiorowe zjawiska (tryb plazmonowy, badanie Debyea itp.) związane z plazmą.

Z wyjątkiem plazmy był pierwszym stanem materii, a nie czwartym. Cała materia utworzona z plazmy nie jest przekształcana z materii w plazmę, ale z plazmy w materię. Dlatego 99% wszechświata to plazma. Elektrony nigdy nie zostały pozbawione atomów, nigdy nie były częścią atomu, dopóki nie zostaną związane przez energię elektryczną plazmy, tworząc gazy, ciecze i ciała stałe.

http://home.web.cern.ch/about/physics/heavy-ions-and-quark-gluon-plasma „Przez kilka milionowych części sekundy, krótko po Wielkim Wybuchu, wszechświat wypełnił się zadziwiająco gorącą, gęstą zupą wszelkiego rodzaju cząstek poruszających się z prędkością bliską prędkości światła. W tej mieszaninie dominowały kwarki – podstawowe cząstki materii – oraz gluony, nośniki siły, która normalnie „skleja” kwarki w znane protony i neutrony oraz inne gatunki. W tych pierwszych chwilach zanikania ekstremalnych temperatur, jednak kwarki i gluony były tylko słabo związane, swobodnie poruszając się w tak zwanej plazmie kwarkowo-gluonowej „

I przypuszczalnie po ponad 13 miliardach lat tylko mniej niż 1% tej plazmy związała się z ciałami stałymi, cieczami i gazami. Reszta związała się w mieszaninę jonów i elektronów, skondensowanych z tego stanu kwarku / gluonu.

Patrzenie na to, że jest utworzony z ciał stałych, cieczy i gazów, jest niewłaściwym punktem widzenia, wcale nie popartym przez nauka. Zamiast tego z osocza powstają ciała stałe, ciecze i gazy.

Komentarze

• Nie ' nie sądzę kwestia kolejności jest tutaj kwestią – ja ' na pewno wszyscy zgadzają się, że można iść w obie strony. Poza tym, chociaż wszechświat na początku był plazmą, większość materii stała się gazem neutralnym w rekombinacji kilkaset tysięcy lat po wielki wybuch. Następnie reionizowano kilkaset milionów lat później.
• To nie ' naprawdę wydaje się odpowiadać na pytanie.
• Ponadto plazma kwarkowo-gluonowa naprawdę nie była ' plazmą w tym sensie, o którym mówi OP, ale jeszcze innym stanem materii, w której zlokalizowane są kwarki i gluony.