Beste antwoord
Plasma is een staat van materie waarin een geïoniseerde gasvormige substantie in hoge mate elektrisch geleidend wordt tot het punt dat elektrisch en magnetische velden domineren het gedrag van de materie. Deze status staat in contrast met de andere staten : solid , vloeistof en gas . In tegenstelling tot deze andere toestanden van materie, is plasma onder normale omstandigheden zeldzaam op het aardoppervlak en wordt het meestal kunstmatig gegenereerd uit neutrale gassen.
Plasma is een elektrisch neutraal medium van ongebonden positieve en negatieve deeltjes (bijv. de totale lading van een plasma is ongeveer nul). Hoewel deze deeltjes ongebonden zijn, zijn ze niet vrij in de zin dat ze geen krachten ervaren. Bewegende geladen deeltjes genereren een elektrische stroom binnen een magnetisch veld en elke beweging van een geladen plasma deeltje beïnvloedt en wordt beïnvloed door de velden gecreëerd door de andere ladingen. Dit regelt op zijn beurt collectief gedrag met vele gradaties van variatie.
Drie factoren definiëren een plasma:
- De plasma-benadering : de plasma-benadering is van toepassing wanneer de plasmaparameter, Λ, [26] vertegenwoordigt het aantal ladingsdragers binnen een bol (de Debye-bol genoemd waarvan de straal de Debye-screening le ngth) rondom een bepaald geladen deeltje, voldoende hoog is om de elektrostatische invloed van het deeltje buiten de bol af te schermen. [21] [22]
- Bulkinteracties : de Debye-screeningduur (hierboven gedefinieerd) is kort vergeleken aan de fysieke grootte van het plasma. Dit criterium betekent dat interacties in het grootste deel van het plasma belangrijker zijn dan die aan de randen, waar grenseffecten kunnen optreden. Als aan dit criterium is voldaan, is het plasma quasineutraal. [27]
- Plasma frequentie : de elektronenplasmafrequentie (meting van plasmastrillingen van de elektronen) is groot in vergelijking met de elektronenneutrale botsingsfrequentie (meetfrequentie van botsingen tussen elektronen en neutrale deeltjes). Als deze voorwaarde geldig is, domineren elektrostatische interacties de processen van gewone gaskinetiek. [28]
Temperatuur [ bewerken ]
Plasmatemperatuur wordt gewoonlijk gemeten in kelvins of electronvolts en is, informeel, een maat voor de thermische kinetische energie per deeltje. Hoge temperaturen zijn meestal nodig om ionisatie in stand te houden, wat een bepalend kenmerk is van een plasma. De mate van plasma-ionisatie wordt bepaald door de elektronentemperatuur ten opzichte van de ionisatie-energie (en zwakker door de dichtheid), in een relatie die de Saha-vergelijking wordt genoemd. Bij lage temperaturen hebben ionen en elektronen de neiging om te recombineren tot gebonden toestanden — atomen — en zal het plasma uiteindelijk een gas worden.
In de meeste gevallen bevinden de elektronen zich dicht genoeg bij thermisch evenwicht dat hun temperatuur relatief goed gedefinieerd is, zelfs wanneer er een significante afwijking is van een Maxwelliaanse energie distributiefunctie , bijvoorbeeld vanwege UV-straling , energetische deeltjes of sterke elektrische velden . Door het grote verschil in massa komen de elektronen onderling veel sneller tot thermodynamisch evenwicht dan dat ze in evenwicht komen met de ionen of neutrale atomen. Om deze reden kan de ionentemperatuur heel anders zijn dan (meestal lager dan) de elektronentemperatuur. Dit komt vooral veel voor in zwak geïoniseerde technologische plasmas, waar de ionen zich vaak in de buurt van de omgevingstemperatuur bevinden.
Veel voorkomende vormen van plasma
Kunstmatig geproduceerd
- Die gevonden in plasmaschermen , inclusief tv-schermen.
- Binnen fluorescentielampen (energiezuinige verlichting), neonreclames [46]
- Raketuitlaat en ionenstuwraketten
- Het gebied vóór een ruimtevaartuig “s hitteschild tijdens opnieuw binnenkomen in de atmosfeer
- Binnen een corona-ontlading ozongenerator
- Onderzoek naar fusie-energie
- Het elektrische boog in een booglamp , een boog lasser of plasmatoorts
- Plasmabal (ook wel een plasmakogel genoemd of plasmabol )
- Bogen geproduceerd door Tesla-spoelen (resonante luchtkerntransformator of disruptorspoel die bogen produceert die lijken op bliksem, maar met wisselstroom in plaats van statische elektriciteit )
- Plasmas gebruikt bij fabricage van halfgeleiderapparaten inclusief reactief-ionenetsen , sputteren , oppervlaktereiniging en plasma-versterkte chemische dampafzetting
- Laser -geproduceerde plasmas (LPP), gevonden wanneer krachtige lasers interageren met materialen .
- Inductief gekoppelde plasmas (ICP), typisch gevormd in argon gas voor optische emissie spectroscopie of massaspectrometrie
- Magnetisch geïnduceerd plasmas (MIP), meestal geproduceerd met behulp van microgolven als resonantiekoppelingsmethode
Aardse plasmas
- Statische elektrische vonken
- Capacitief gekoppelde plasmas (CCP)
- Diëlektrische barrièreontladingen (DBD)
- Bliksem
- De magnetosfeer bevat plasma in de omringende ruimte van de aarde omgeving.
- De ionosfeer
- De plasmasfeer
- De polaire aurorae
- De poolwind , een plasmafontein
- Boven-atmosferische bliksem (bijv. Blue jets, Blue starters, Gigantic jets, ELVES)
- Sprites
- St. Elmos vuur
Ruimte en astrofysische plasmas
- Stars (plasmas verwarmd door kernfusie )
- De zonnewind
- Het interplanetair medium (ruimte tussen planeten)
- Het interstellair medium (ruimte tussen sterrenstelsels)
- Het Intergalactische medium (ruimte tussen sterrenstelsels)
- De Io – Jupiter fluxbuis
- Accretieschijven
- Interstellaire nevels
Plasma (natuurkunde) – Wikipedia
Antwoord
Het is eigenlijk best moeilijk om sommige elektronen niet uit een plasma te verwijderen, afhankelijk van wat voor soort plasma het is, omdat ze zo snel . Omdat ze ongeveer 2000 keer lichter zijn dan een proton, als alle deeltjes ongeveer dezelfde energie hebben (en heel vaak hebben de elektronen zelfs veel meer), hebben de elektronen snelheden die minstens 50x hoger zijn. In feite heeft elk vast object dat u in een plasma plaatst, de neiging elektronen te verzamelen totdat het wordt opgeladen tot een negatieve (met betrekking tot het plasma) voltage. Dit wordt het “zwevende potentiaal” genoemd, omdat zodra het is bereikt, er geen netto stroom meer naar het object stroomt: de geaccumuleerde lading stoot elektronen af en trekt voldoende ionen aan om de elektronen die veel, veel sneller bewegen, in evenwicht te brengen.
Het tegenvoorbeeld is dat het in sommige sterk gemagnetiseerde plasmas in feite gemakkelijker kan zijn om ionen te verliezen. Hoewel ze over het algemeen veel langzamer bewegen, kan hun gemiddeld veldoverschrijdend transport behoorlijk wat sneller zijn.Opgeladen deeltjes willen rond magnetische veldlijnen (cyclotronbeweging genoemd) draaien in banen met een specifieke straal, maar kunnen vrij langs veldlijnen bewegen (eigenlijk is het meer ingewikkeld in het algemeen, maar laten we hier een eenvoudig geval nemen). Dat betekent dat hoewel elektronen ongeveer 50x sneller bewegen dan protonen in richtingen waarin ze niet beperkt zijn, hun cyclotronradius ongeveer 50x kleiner is (nogmaals, uitgaande van hetzelfde gemiddelde energie, wat niet zeker is, maar ze verschillen meestal niet met een factor 50). Elke keer dat een deeltje tegen een ander deeltje botst, verstoort die overdracht van momentum in feite waar het deeltje in zijn cyclotronbaan is, wat betekent dat elke hobbel het cross-field met een straal van één cyclotron. Als de cyclotronstraal van de ionen relatief groot is in vergelijking met de grootte van het plasma, kunnen de ionen zeer snel verloren gaan.
De vangst hier is dat plasmas over het algemeen graag quasi-neutraal . Dat betekent dat, hoewel de ladingen gescheiden zijn, alle ladingen in het plasma worden opgeteld telt nog steeds op tot nul (of bijna nul). Het is mogelijk om niet-neutrale plasmas te maken, maar hun verliespercentages worden veel, veel groter, omdat de elektrostatische druk snel enorm wordt. Als je daarom meer dan een heel, heel klein deel van de elektronen uit een plasma verwijdert, begin je ionen te verliezen (terugbellen naar het stukje over het zwevende potentiaal !) om die elektrostatische druk te verlichten; of, om het anders te zeggen, hoe sterk positief geladen het plasma wordt, hoe sterker ionen de neiging hebben om naar buiten te worden geduwd en elektronen de neiging hebben om weer naar binnen te worden getrokken. Hoeveel u een plasma op deze manier positief kunt opladen, hangt echt af van uw opsluitingsschema.