Το πλάσμα είναι α κατάσταση της ύλης όπου το αέριο Η φάση ενεργοποιείται μέχρι την ατομική ηλεκτρόνια δεν συνδέονται πλέον με κανένα συγκεκριμένο ατομικό πυρήνας. Τα πλάσματα αποτελούνται από θετικά φορτισμένα ιόντα και μη δεσμευμένα ηλεκτρόνια. Το πλάσμα μπορεί να παραχθεί είτε με θέρμανση ενός αερίου μέχρι να ιονισθεί είτε με την υποβολή του σε ένα ισχυρό ηλεκτρομαγνητικό πεδίο.
Ο όρος πλάσμα προέρχεται από μια ελληνική λέξη που σημαίνει ζελέ ή χυτεύσιμο υλικό. Η λέξη εισήχθη στη δεκαετία του 1920 από τον χημικό Irving Langmuir.
Το πλάσμα θεωρείται μία από τις τέσσερις θεμελιώδεις καταστάσεις της ύλης, μαζί με στερεά, υγρά και αέρια. Ενώ οι άλλες τρεις καταστάσεις της ύλης συναντώνται συνήθως στην καθημερινή ζωή, το πλάσμα είναι σχετικά σπάνιο.
Παραδείγματα πλάσματος
Το παιχνίδι μπάλα μπάλα είναι ένα τυπικό παράδειγμα του πλάσματος και πώς συμπεριφέρεται. Το πλάσμα βρίσκεται επίσης σε φώτα νέον, οθόνες πλάσματος, φακοί τόξου συγκόλλησης και πηνία Tesla. Φυσικά παραδείγματα πλάσματος περιλαμβάνουν την αστραπή, την ιονόσφαιρα, την πυρκαγιά του St. Elmo και τους ηλεκτρικούς σπινθήρες. Αν και δεν παρατηρείται συχνά στη Γη, το πλάσμα είναι η πιο άφθονη μορφή ύλης στο σύμπαν (εξαιρουμένης ίσως της σκοτεινής ύλης). Τα αστέρια, το εσωτερικό του Ήλιου, ο ηλιακός άνεμος και η ηλιακή κορώνα αποτελούνται από πλήρως ιονισμένο πλάσμα. Το διαστρικό μέσο και το διαγαλαξιακό μέσο περιέχουν επίσης πλάσμα.
Ιδιότητες του Πλάσματος
Κατά μία έννοια, το πλάσμα είναι σαν ένα αέριο, επειδή αναλαμβάνει το σχήμα και τον όγκο του δοχείου. Ωστόσο, το πλάσμα δεν είναι τόσο ελεύθερο όσο το αέριο, επειδή τα σωματίδια του είναι ηλεκτρικά φορτισμένα. Οι αντίθετες χρεώσεις προσελκύουν το ένα το άλλο, προκαλώντας συχνά στο πλάσμα τη διατήρηση ενός γενικού σχήματος ή ροής. Τα φορτισμένα σωματίδια σημαίνουν επίσης ότι το πλάσμα μπορεί να διαμορφωθεί ή να περιέχεται από ηλεκτρικά και μαγνητικά πεδία. Το πλάσμα είναι γενικά σε πολύ χαμηλότερη πίεση από ένα αέριο.
Τύποι πλάσματος
Το πλάσμα είναι το αποτέλεσμα του ιονισμού των ατόμων. Επειδή είναι δυνατόν να ιοντιστούν όλα ή ένα μέρος ατόμων, υπάρχουν διαφορετικοί βαθμοί ιονισμού. Το επίπεδο ιονισμού ελέγχεται κυρίως από τη θερμοκρασία, όπου η αύξηση της θερμοκρασίας αυξάνει τον βαθμό ιονισμού. Η ύλη στην οποία μόνο το 1% των σωματιδίων ιονίζονται μπορεί να παρουσιάσει χαρακτηριστικά του πλάσματος, αλλά όχι είναι πλάσμα αίματος.
Το πλάσμα μπορεί να κατηγοριοποιηθεί ως "ζεστό" ή "πλήρως ιονισμένο" εάν σχεδόν όλα τα σωματίδια ιονίζονται ή "κρύο" ή "δεν ιονίζονται πλήρως" εάν ένα μικρό κλάσμα μορίων είναι ιονισμένο. Σημειώστε ότι η θερμοκρασία του ψυχρού πλάσματος μπορεί ακόμα να είναι απίστευτα καυτή (χιλιάδες βαθμοί Κελσίου)!
Ένας άλλος τρόπος να ταξινομήσετε το πλάσμα είναι θερμικός ή μη θερμικός. Στο θερμικό πλάσμα, τα ηλεκτρόνια και τα βαρύτερα σωματίδια βρίσκονται σε θερμική ισορροπία ή στην ίδια θερμοκρασία. Σε μη θερμικό πλάσμα, τα ηλεκτρόνια βρίσκονται σε πολύ υψηλότερη θερμοκρασία από τα ιόντα και τα ουδέτερα σωματίδια (τα οποία μπορεί να βρίσκονται σε θερμοκρασία δωματίου).
Ανακάλυψη του πλάσματος
Η πρώτη επιστημονική περιγραφή του πλάσματος έγινε από τον Sir William Crookes το 1879, σε σχέση με αυτό που ονομάζεται "ακτινοβόλο ύλη" σε ένα σωλήνα καθοδικών ακτίνων Crookes. Βρετανικός φυσικός Sir J.J. Το Thomson τα πειράματα με σωλήνα καθοδικής ακτινοβολίας τον οδήγησαν να προτείνει ένα ατομικό μοντέλο στο οποίο τα άτομα αποτελούσαν θετικά (πρωτόνια) και αρνητικά φορτισμένα υποατομικά σωματίδια. Το 1928, ο Langmuir έδωσε ένα όνομα στη μορφή της ύλης.