Plazma halmazállapot

Ebben a bejegyzésben egy negyedik (gyakran elfeledett) halmazállapotról szeretnék írni.

« Bevezetés

Általános iskolában az esetek többségében a gyerekek csak három halmazállapot létezéséről tudnak:
folyékony, szilárd és gáz. Valójában létezik egy negyedik alapvető halmazállapot is, amit plazma halmazállapotnak nevezünk.

« Mi is az a plazma?

Az univerzumban a leggyakoribb halmazállapot a plazma. Az egész, mint sok más csodás felfedezés, a görögöktől indul: kezdetben három elemet tartottak számon (föld, víz, levegő) amit össze is tudunk egyeztetni napjaink szokásos halmazállapotaival (szilárd, folyékony, gáz). A negyedik, a tűz csak később jelenik meg, mint „halmazállapot”. Gázkisülések tanulmányozásánál jelennek meg az első utalások egy sajátos „anyagállapotra”.

-Definíciója: Ez egy olyan halmazállapot, amelyben az ionizált anyag olyan mértékben válik elektromosan vezetővé, hogy a nagy hatótávolságú elektromos és mágneses mezők dominálnak a viselkedésében. -Tehát elsősorban ionokból ás elektronokból álló anyag.

-Keletkezése: A plazmák tipikusan gázok hevítése során keletkeznek. Ha emeljük a gáz hőmérsékletét, akkor nő a molekulák átlagos mozgási energiája és ütközések közben a semleges atomok vagy molekulák elveszíthetnek egy vagy több elektront. Ez az úgynevezett ütközési ionizáció, aminek következtében a gázban töltött részecskék jönnek létre. Magas hőmérsékleten a gáz teljesen ionizálódhat: az ilyen ionizált gázt nevezzük plazmának.

Érdekesség: Valójában mi is az ion? -A képen egy plazmagömb látható

Az ion, egy részecske, amely elvesztett, vagy felszedett egy elektront, így töltésre tett szert. · A negatív töltésű ion, mely elektrontöbblettel rendelkezik az anion. · A pozitív töltésű ion (az eredeti részecskéhez képes elektronhiány van) pedig a kation. (a töltéssel rendelkező ionok/elektronok elég érzékenyek a mágneses/elektromos mezőkre és behatásokra)

Ám nem csak hevítéssel hozhatunk létre plazmát, hanem akkor is, ha erős mágneses mezővel vagy lézerrel megszakítjuk a molekulák közötti kötéseket (egyébként ez is vezet hőmérsékletbeli növekedéshez).Tehát a külső behatások miatt kissé ionizált gázban a töltött részecskéket elektromos térrel felgyorsítjuk, és így lavinaszerű ütközési ionizáció következhet be.

-Tulajdonságai: A plazma viselkedése alapvetően a gáz halmazállapotra emlékeztet, mivel a plazmának sincs kimondott formája, hanem kitölti a rendelkezésére álló teret. Annak ellenére, hogy erős töltéssel rendelkező egyedi molekulákból áll, magának a plazmának az összesített töltése semleges. Lehetséges töltéssel rendelkező plazmát is létrehozni (amiben például pusztán csak elektronok vannak). Ám speciális összetétele miatt a plazma tulajdonságai eltérnek a közönséges gázokétól. Hiába van a legközelebb a gáz tulajdonságaihoz, van egy-két nagy különbség is a kettő között: elektromágneses behatásra a szilárd anyagra jellemző formákat hoz létre, például szövetekbe, sugarakba vagy dupla rétegekbe rendeződik.

« Előfordulása

A plazma igen sok helyen előfordul. Leggyakoribb megjelenési helye a csillagok anyaga, a világűr anyagának több, mint 99%-a plazma. A Földön részleges plazma található például egy lángban, előfordul a földi légkör külső felületét borító ionoszférában is. Villámlásnál is plazma keletkezik, valamint a sarki fényben is megtalálható. Vonalzóval dörzsölt haj esetében is az apró szikrák, plazmát "termelnek".

Villám

Sarki fény

Felhasználása:

Vajon mire lehet jó a plazma? A legtöbb embernek napjában lévő tárgynak a működésében is szerepe van: a plazma-képernyős tévéknél. Nemesgázok apró kis cellákba zárva a kijelző mentén úgy, hogyha feszültség söpör végig rajta, plazma keletkezik, és UV-fotonok kerülnek kibocsátásra (melyek az elektron-rekombináció eredménye). Aztán a fotonokat felveszi a cella fala, látható spektrumú fotonokat bocsátva tovább, kiadva a képet, amit látunk. De ezen kívül használják még fúziós energiatermelésre, valamint a plazmahajtóműk működtetésére. A neon hirdetőtáblákban is megtalálható.