الفيزياء علم مثير جدا للاهتمام. يحتوي أحيانًا على مثل هذه المفاهيم التي سمعنا عنها ، لكن ليس لدينا فكرة حقيقية. واليوم ، في عصر التطور التكنولوجي العالي ، ينزلق مفهوم البلازما ، أو بعبارة أخرى ، الغاز المتأين ، أكثر فأكثر. كثيرون ، بمجرد سماع هذه الكلمة ، خائفون ، ولا يحاولون حتى معرفة ما تعنيه. لكن كل شيء بسيط للغاية ، وفي هذا المقال سنخبرك ما هو الغاز المؤين وما هي خصائصه.
قبل أن نقدم لك معلومات مفصلة وشاملة ، دعونا نلقي نظرة سريعة على التاريخ.
التاريخ
تم اكتشاف البلازما ، أو الحالة الرابعة للمادة ، في عام 1879 من قبل ويليام كروكس أثناء التجارب التي تتضمن قوسًا فلطائيًا. بعد ذلك ، تم إنشاء علم كامل يسمى فيزياء البلازما. من أين أتى العلم كله ولماذا هو مطلوب؟ الشيء هو أن دراسة البلازما وجدت تطبيقات رائعة في مختلف مجالات العلوم والتكنولوجيا. لكننا سنتحدث عن هذا بعد قليل. والآن قليلا عن جوهر مفهوم "الغاز المؤين".
ما هي البلازما؟
جاءت هذه الكلمة إلى الروسية من اليونانية. يعني "تشكيل" ، "صنع". وهذه ليست كلمات فارغة. كيفمن المعروف أن الغاز العادي يأخذ شكل الوعاء الذي يوجد فيه (تمامًا مثل الماء). هذا هو السبب في أنها فوضوية وليس لها شكل واضح. ومع ذلك ، فإن البلازما مختلفة تمامًا. لا عجب أن يطلق عليه الحالة الرابعة للمادة. إنه يختلف جذريًا عن جميع الدول الأخرى في خصائصه الخاصة. الحقيقة أن كل الذرات المكونة للبلازما لها شحنة موجبة أو سالبة.
قبل أن نتحدث عن كيفية الحصول على البلازما وأين يتم استخدامها ، دعونا نحلل جوانب نظرية فيزياء البلازما ، لأنها ستكون مفيدة جدًا لنا لمزيد من السرد.
نظرية البلازما
في دورة الكيمياء المدرسية ، يخصص الكثير من الوقت للحلول والجزيئات الموجودة فيها. هذه الجسيمات المشحونة لها خصائص فريدة وتحدد العديد من الخصائص الفيزيائية والكيميائية لأنظمة "المذيب المذاب" المختلفة. ومع ذلك ، فإن الأيونات (الجسيمات المشحونة في المحلول) لا توجد فقط في البيئة المائية.
كما اتضح ، يمكن للغاز أن يتأين ويشكل ذرات بشحنة موجبة أو سالبة. يمكن أن يحدث هذا في عملية إخراج إلكترون من ذرة بواسطة قوى خارجية. يمكن أن يصطدم الإلكترون المقذوف ببعض الذرات الأخرى و "يضرب" إلكترونًا آخر. ولكن يمكن أن يحدث الوضع العكسي أيضًا: يمكن للإلكترون أن يطير في أيون ويشكل مرة أخرى ذرة محايدة. وكل هذه العمليات تحدث باستمرار في البلازما. إنه غير مستقر تماما في ظل غياب القوى الخارجية التي تدعمه.
يتم الحصول على البلازما بشكل أساسي بطريقة بسيطة للغاية ، ومتاحة لكل منا في المنزل: عن طريق تمرير الغاز عبر قوس كهربائي عالي الجهد. كلما ارتفعت درجة حرارة القوس ، زاد تسخين البلازما عند الخرج. كلما زاد الجهد الكهربائي على نقاط التلامس الخاصة به ، يتم الحصول على غاز أكثر تأينًا بعد ذلك.
يمكن أيضًا تقسيم البلازما إلى عدة أنواع. سوف تتعلم عن ماهية البلازما (الغاز المتأين) في القسم التالي.
أنواع البلازما
حسب المنشأ ، يمكن تقسيم الغاز المؤين إلى غاز طبيعي و صناعي. من وجهة النظر الأولى ، كل شيء واضح ، يقوم الشخص بسهولة بتكوين البلازما واستخدامها لأغراضه الخاصة (على سبيل المثال ، مصابيح النيون ، والليزر ، والاندماج النووي الحراري المتحكم فيه). وأي نوع من البلازما يحدث في الطبيعة؟ وأشهر مظاهره البرق.
يمكن أن يشتمل الغاز المتأين أيضًا على ظاهرة مثل الأضواء الشمالية ، والتي ليس من حسن حظ جميع سكان الأرض ملاحظتها. كما أن الرياح الشمسية الموجودة في الفضاء الخارجي هي الحالة الرابعة للمادة. إذا نظرنا إلى البلازما بمعنى أوسع ، فقد اتضح أن الفضاء الخارجي بأكمله ينتمي إليها.
يمكن أيضًا تقسيم البلازما على درجة حرارتها. كما تعلم ، كلما زادت سخونة الغاز ، زادت حركة الجزيئات فيه وزادت طاقته. بما أن البلازما غاز أيضًا ، فإن هذه العبارات صحيحة أيضًا بالنسبة لها. وهكذا يبدأ من ما هي درجة حرارة الغاز المتأين ، وينقسم إلى ساخن (درجة حرارةمليون كلفن وما فوق) وبارد (على التوالي ، درجة الحرارة أقل من مليون كلفن).
هناك مؤشر آخر - درجة التأين. يوضح النسبة المئوية للذرات في البلازما التي تحللت إلى أيونات. وفقًا لهذا المؤشر ، يتم تمييز غاز شديد التأين وغاز تأين منخفض. يتم تضمينه أيضًا في أحد التصنيفات المقبولة عمومًا.
الخلاصة
البلازما ليست بالأمر الصعب فهمها. تبدأ الصعوبات بدراسة أعمق لها. لكن هذه هي الطريقة التي يمكنك بها النظر إلى أي شيء. لم نتطرق على وجه التحديد إلى الحسابات الرياضية من أجل شرح جوهر هذا المفهوم بأكبر قدر ممكن من التفاصيل. الفيزياء علم مثير للاهتمام ، ومن الضروري دراسته ، فقط لأنه يحيط بنا في كل شيء وفي كل مكان. ويهدف مقالنا إلى إثبات ذلك ، لأن البلازما موجودة في كل مكان حولنا ، فقط في بعض الأحيان لا نفهم الجوهر العميق للظواهر المرتبطة بها.
