Z Wikipedii

Ten artykuł dotyczy plazmy w fizyce. Zobacz też: inne znaczenia tego słowa.

Elektroda kuli plazmowej z wyładowaniem elektrycznym. W obszarze wyładowania materia znajduje się w stanie plazmy. Charakterystyka spektralna, a w konsekwencji kolor emitowanego promieniowania (tu niebieski) zależy od rodzaju atomów wzbudzanego wewnątrz kuli i jest efektem emisji promieniowania elektromagnetycznego podczas powrotu elektronów z wyższych (wzbudzonych) poziomów energetycznych do niższych stanów.

Plazma - silnie zjonizowany gaz, występują w niej neutralne cząsteczki, zjonizowane atomy oraz elektrony, jednak cała objętość zajmowana przez plazmę z "globalnego" punktu widzenia jest elektrycznie obojętna. Uważa się ją za czwarty stan skupienia materii. Plazma przewodzi prąd elektryczny, a jej opór elektryczny, inaczej niż w przypadku metali, maleje ze wzrostem jej temperatury.

W stanie plazmy znajduje się ponad 99% materii tej części Wszechświata, która znajduje się w obszarze dostępnym dla ludzkiej obserwacji.^[1]

Plazma ma strukturę komórkową, w której każda komórka jest otoczona przez warstwę podwójną DL (double layer). Warstwa podwójna powstaje gdy w plazmie występuje różnica temperatur. W warstwie podwójnej od strony cieplejszej występuje warstwa o zwiększonej ilości (gęstości) jonów dodatnich, a od strony chłodniejszej warstwa o zwiększonej gęstości elektronów, między tymi warstwami występuje obszar o zmniejszonej gęstości jonów i elektronów. Komórki te mogą mieć formę ziarnistą, ale częściej obserwuje się formy włókniste, występujące często przy przepływie plazmy. Ze względu na temperaturę, plazmę dzieli się na:

• plazmę zimną (4000 - 30000 K) wytwarzaną w plazmotronach,
• plazmę gorącą (30000 K i wyżej) występującą we wnętrzu gwiazd lub podczas wybuchów jądrowych.

Gdy prąd przepływa przez komórkę plazmy, która jest prawie idealnym przewodnikiem, musi przepłynąć przez warstwę podwójną, i to właśnie na niej następuje prawie cały spadek napięcia.

W zależności od natężenia przepływającego prądu w plazmie rozróżnia się trzy stany:

1. przy bardzo małym natężeniu "czarny prąd" - nie widać objawów wzrokowo,
2. przy zwiększonym natężeniu plazma zaczyna wytwarzać światło - najbardziej znanym w życiu codziennym jest światło z jarzeniówek,
3. gdy natężenie prądu przekracza pewną graniczną wartość, powstaje łuk elektryczny (tak jak przy spawaniu).

Jedną z ciekawych charakterystyk plazmy jest jej proporcjonalność w zachowaniu (plasma scaling). Tak jak na podstawie zachowania modelu samolotu w tunelu aerodynamicznym można przewidzieć zachowanie się normalnego samolotu, tak samo na podstawie badań laboratoryjnych możemy przewidzieć jak się zachowa plazma, gdy zajmuje ona obszar tak wielki jak galaktyka. To co trwa w laboratorium ułamki sekundy, w skali galaktyki może trwać miliony lat.

Ze względu na elektryczny i magnetyczny charakter plazmy powstała nowa teoria na temat Kosmosu tzw. Teoria Elektrycznego Kosmosu, która do dnia dzisiejszego nie została jeszcze zaakceptowana przez ogół naukowców.

Wprowadzenie określenia plazmy przypisuje się amerykańskiemu fizykochemikowi, nobliście Irvingowi Langmuirowi w 1928.

Wyładowanie w kuli plazmowej

Plazma wyładowania pierścieniowego to niskociśnieniowa odmiana plazmy. Otrzymywana jest pod wpływem przemiennego pola elektromagnetycznego wysokiej częstości rzędu 100 MHz przy ciśnieniu obniżonym do ok. 100 Pa. Jest to interesujący stan materii o ciekawych właściwościach fizycznych, trudny jednak do badań z uwagi na brak w tych warunkach równowagi termodynamicznej. Określenie plazma wyładowania pierścieniowego, (a także: Ring Discharge Plasma) wprowadził na początku lat osiemdziesiątych XX w. polski fizyk prof. H.Z. Wrembel.

[edytuj] Zobacz też:

• fizyka płynów
• płomień
• plazmotron
• kula plazmowa
• wyświetlacz plazmowy

[edytuj] Bibliografia

• D.A. Frank-Kamieniecki "Plazma - czwarty stan materii" 1963, PWN, Warszawa
• Aleksander Kordus "Plazma - właściwości i zastosowanie w technice" 1985, Warszawa
• Z.Cieliński "Podstawy fizyki plazmy w zastosowaniach technicznych" 1974, WNT, Warszawa

Przypisy