Plasma - състоянието на слънчевата материя

Въпреки факта, че съществува почти цялата маса във Вселената в ИКИ-включващ плазма, в земни условия пред които сме изправени и плазмата е изключително рядко, като в случаи като мълнията или освобождава радиация източника на участника. Въпреки това, цялата маса на звездите, включително и нашето Слънце (с изключение на неутронна звезда-ТА) и по-голямата част от масата на междузвездната плазма са ко-състояние, в сравнение с който всички останали масата на Вселената - на "боклука". Всички планети, астероиди, луни, комети, а дори и нашата собствена Земята - част (на "боклук" Плазма - .. източник на електромагнитни вълни и, в частност, на видимата светлина в плазмата на висока температура е електрически заредени часа на частиците се движат с голяма скорост, да взаимодейства с всеки и други бързо промяна на скоростта и посоката на движение. спектърът на такива без прекъсване радиация. плазмата на ниска температура съдържа атоми с електрони свързани в електронен слой. Тези взаимодействия водят до преминава Dame електрони между различните и ниво на енергия в електронен слой. Енергията, освободена в резултат на тези преходи до по-ниски нива, също излъчвани под формата на електромагнитни вълни. Спектърът на излъчване има изключи или ивици модел.

плазмените свойства различават много съществено от свойствата на твърди вещества, течности и газове. Ето защо, плазмата се счита за четвъртото състояние на материята-то.

Какво е плазма? По принцип, плазмата е вещество в vysokoioniziro-затопли състояние, съответстващи на някои други условия (като веществото е винаги до известна степен йонизиран). Не само газ, но и множество твърди тела свободни електрони (движат в фон zhitelno поло заредени йони, здраво фиксирани в кристалната решетка D) може да се наблюдава като плазмата. По дефиниция, плазма - kvazineyt сектори газ заредени и неутрални частици се държат заедно. Какво означава това?

Неутрални молекули взаимодействат само чрез взаимно Stolk-ING за такъв начин, че тяхното поведение зависи само от поведението на най-близките съседни молекули. Въпреки това, движението на електрически заредени частици може да се създаде зона с по-висока или по-ниска Concentra-ТА на положителен или отрицателен заряд и затова Електрически-ING области. Чрез взаимодействието на тези електромагнитно поле влияние върху движението на заредени частици други на големи разстояния, като

Кулон (електростатично) сила е много по-силна и по-дълъг от силата на взаимодействието между атоми и молекули.

Плътността на електрически заредени частици в плазмата трябва да бъде достатъчно висока точност на електромагнитно взаимодействие контролирани от сблъскване между неутрални атоми и молекули. Следователно СПЕЦИАЛНО графично плазма движение. В рамките на колективното поведение ние разбираме за движение напрежение, което не зависи само от условията, в непосредствена близост, но също така и за състоянието на плазмените при големи разстояния. По този начин, плазма-ма оказва влияние върху вас. Това движение може да се види ясно на-пример, в слънчеви обриви (издадености).

Плътността на електрически заредени частици в плазмата трябва да бъде сезон Coy също електромагнитната взаимодействие контролирани от сблъскване между неутрални атоми и молекули. При тези условия, йонизирана газ е в състояние да защити външната електрическо поле, таксите за предния световните космически. Тези космически такси предотвратяват промените, които са ги създали, действат срещу тях и установяване на ново равновесие. Защитна заряда пространство на заредените частици с обратна-зори къща на се образува около външната страна на електрически заряд, който е вграден в плазмата и се поддържа там от външна сила, както е показано на фиг. 4.1.

Широчината на този слой се увеличава с температура и намалява с изтеглен плътност cheniem-частиците. Това е разбираемо. Кинетичната енергия на заредени частици е недостатъчна, екраниране, така че отговаря пространство е електрон - поле параметър не е нула, но клони към нула, както е показано на фиг. 4.2.

Поради тази причина, че частиците в околностите на щит слой кинетична енергия познатата достатъчно, за да напуснат потенциал и създадени от електрони rostaticheskimi сили. По-високите температури на заредените частици DIT редуцира до голяма светоразпръскване на екраниране слой и за неговото по-голяма ширина.

Фиг. 4.2. Форма сграда в щит слой в плазмата

От друга страна, по-високата концентрация на заредени частици, по-високи електростатични сили. Следователно, таксата за пространство има рязка граница. Трудностите при определяне на точните граници на екраниране слой когато олово на необходимостта от въвеждане на нова стойност, наречена дължината Debye, съвместно Thoraya е мярка за способността на плазмата на екраниране. Math дава експоненциална зависимост от електрически капацитет (р-ТА на разстояние D, и дължина XD Debye се определя като разстоянието, на което електрическата

потенциал (р () се намалява до - където Е - известни математически постоянен -

основа на естествените логаритми.

Квази-неутралност означава, че от гледна точка на на-перспективи за макроскопска електронна плътност е по същество равна на плътността на йони дори в ma заплодени плазмения обем; тя се нарича плазма плътност. Плазмата-навреме като външно електрически неутрален, но от гледна точка на микроскопско електромагнитно взаимодействие на свободни електрони и йонна плазма на придават някои от неговите характеристики. Например, възможността електрически и йони са различни температури в същото плазмата; дрейф или изместване на частиците в магнитно поле; плазма отопление mnogostupencha-адиабатно компресия в петия магнитни огледала (или така наречения щипка - ефект); плазмените вълни (например, плазмени трептения, свирещи, ударни вълни, и др ...); нелинейни ефекти (като например наличието на слой стена); плазма област (а именно, на границата между честотите на предавани и отразени-фотони, т.е., електромагнитни вълни), и така нататък. г. Малко по-подробно описание на тези ефекти не е предмет на тази глава. Тези, които инвариант

Theresia тези проблеми могат да намерят повече информация в спе Временна литературата, например в [6].

За да отговарят на определението за плазма даден по-горе, то трябва да се извърши, както и други условия. размер на плазмения обем трябва да бъде много по-голям (най-малко един порядък) от дължината De-бай. Само когато всички външни потенциали ще бъде прожектиран на състезания, дистанцира по-малък от размера на плазмата, квази-неутралност ще се запази. Освен това, скрининг Debye ще бъде статистическа в природата, ако броят на заредени частици ще бъде достатъчно голям. Брой на включените малки ЛИЗАЦИЯ на електрон-йонни двойки не може да се счита като плазмата.

Температура - в резултат на движението на частиците. Въпреки това, температурата на плазмата изисква малко по-различна интерпретация, отколкото обикновено. В плазмата, висока ТЕМ-perature не е свързан с висока топлинна енергия. Например в флуоресценция дългосрочно освобождаване дъга тръбни ниско налягане "изгаря" в смес от Аг и Hg пара. Различни температури съществуват в същата плазмата като елек-Trona и йони имат различни маси и различни ускорено в електрическо поле небе. Ето защо, те имат различни средни енергии. Електронен поръчка perature е от порядъка на T * 104K. Въпреки това, налягането на газа е ниска, концентрацията на Н-частици е относително малък и капацитета на топлина е ниска. Топлинната енергия се прехвърля в стъклена тръба под действието на частиците, отделяни в околната CFE правят. Температурата е дадена от статистическото разпределение на отделните енергийни-циален частици [58]. Според връзка Е = KT, където к - Болцман постоянна мана, температура Т = 11 600 К съответства на енергия E = 1 ЕГ. Това явление се наблюдава и в атмосферата на Земята. На височина по-голяма от 10 ч = 000 m от земната повърхност, атмосферата е по-силно йонизиран под влиянието на космическа радиация. Температурата на плазма достигне стойност по-висока от Т 10> 000 К, а температурата на въздуха е много ниска. Това podcherk-гайка, че при такава ниска температура плазма йонизация на обикновено е много ниско. Повечето атоми са в неутрално състояние, и само някои от тях са йонизиран. Процентът на йонизирани атоми - малко количество.

Фиг. 4.3 показва типична област на някои видове плазма в над зависимост от плътността и енергия на електрона. За някои области са дадени и на порядъци от дължината на Дебай в метри. Очевидно е, че плазмата има наистина широка гама. Това може да съществува, когато концентрацията-ции на заредени частици от I "106 м

3 в междузвездното пространство преди "" Хюм в ядрата на звездите. Когато плътност взрив на свръхнова може да бъде още по-висока. По същия начин, енергията на заредените частици може да бъде около стойността на Е "10 февруари ЕГ в междузвездното пространство, около £" 10 февруари ЕГ в йон-електронна газ в твърда и до E * 104 ЕГ в ядрата на горещите звезди. Но с плазмен, ние обикновено могат да се натъкнете на Земята?

Степента на йонизация в плазмената пламъка изгаряне в класическите процеси или бързо окисляване е много ниска. В типична температури на горене в PLA-Meni възлиза на приблизително Т = 1000 К и специално-skonst ruirovannyh горелки достига максимум - Т = 4500 К.

От гледна точка на температурата на плазмата са много малки, но този вид на плазма е най-често срещаният тип на плазма при наземни условия.

Значително по-високи температури могат да бъдат постигнати в плазма ме електрически разряд. Светкавица вероятно е единствената форма на повече сезон температура плазма с висока степен на йонизация, който възниква спонтанно в природата. Светкавица - гигантски освобождаване искра, при който плазмата с температура Т = 3x104 К е оформен в настоящото чертежа, диаметър на канала за R = 0.1 m за период от порядъка на / = 10 "6 Бързо нагрят газ се разширява, създаване на звукови вълни. т.е. гръмотевици. изкуствено създадени в електрически плазмен разряд е широко използван в различни zuetsya-технология, описанието на който е извън обхвата на настоящото Dis изглеждащи публикации.

IU тежки елементи ядра стават напълно "пречистен" при температура от около T "10д К. При такива температури в ядрата на водородните атоми (про-тонове) има достатъчна кинетична енергия за преодоляване на отблъскване сила-vayuschie идентични електрически заряди, и по-близо до всеки толкова близо (= 1 (T | 5 м), за да предизвика ядрени реакции като плазма съществува, например, в ядрата на звездите, и в дълбините на нашето Слънце и по-специално, за да "почисти" дори по-тежки ядра, дори по-високи темпове-тура, .. тъй като ядрената енергия aryady по-висока, и следователно Ott-поклащане електростатични сили между ядра големи. При температури от около Т = 10n К постижими за кратки периоди по време на експлозията супернова разделяне ядро ​​напълно, образувайки плазма, в които могат да съществуват само свободни водородни ядра ( протони), и свободните електрони.

Следваща ние се обръщаме към физиката на ядрената енергия. Ядрата на атоми със стоящ на протони и неутрони. Въпреки това, маса ядрената почивка по-малко от количеството на почивка маса на свободни протони и неутрони от които се състои сърцевината. Тази маса дефект се превръща в ядрена енергия, която държи ядрото.

Това се изразява чрез известен формула Е - Ate2 Айнщайн. Фигура 4.4 пъти свързващата енергия nyaet зависимостта на масовото число на ядрото. Очевидно е, Ener-логия може да се получи или сливане на леки ядра в тежки ядра до-пеша в състояние на стабилни ядра или ядра на разцепване тежки стабилни в ядра. Сливането се нарича синтез на леки ядра

реакция, или ядрен синтез се провежда в звездни ядра. Sun маса се образува главно от ядрата на водородните и свободни електрони, малка част от хелиеви ядра и следи от литиев ядра, и евентуално по-тежки елементи. Таблица. 4.1 [13] Примери за някои реакции в ядрото на слънцето. Показано е, като количеството енергия, освободена-scheesya резултат на различни реакции.

Таблица 4.1. Примери за ядрени реакции в ядрото на Слънцето

Процесът на разделяне тежки ядра може да премине през реакционната разцепване контролиран начин и ядрени реактори или неконтролирано ядрена експлозия. плазма с висока температура може да бъде изкуствено създаден от ядрена експлозия, или в много сложни устройства [6], обикновено се използва в импулсен режим с времетраене на импулса в обхвата на микросекунди до милисекунди.

Тези устройства са така наречените затворени серпентини (токамак), магнитен капан. Магнитни капани - устройство работи с ефекта на щипка, с помощта на лазер отопление и т.н. Въпреки това Практическото-ЛИК значението на такива устройства за производство на енергия чрез термо-ядрен реакциите на момента значително ограничени, въпреки усилията на ин-интензивни .. техническата им усъвършенстване и използване за производство на електроенергия. Действително ядрена експлозия винаги е минимално полезни за мирни цели.

Висока температура плазма е напълно "пречистен" ядра Obra-zuetsya когато всички електроните се отстраняват от атомните ядра в резултат на разположение DLY йонизация. Такава плазма не може да излъчва линия спектър, тъй като електроните са напълно свободни и не могат да демонстрират свръх

измествания между енергийните нива на атома в електронен слой. Ето защо, само излъчените фотони звук с отличителна черта, че каруца-проникваща от сблъсъци на електрически заредени частици в сътрудничество toryh внезапно променя посоката си на движение, което е съпроводено с излъчване-niem електромагнитна вълна (фотон). Спектър плазма емисиите е много широко и продължително. Той се разпространява чрез високо-енергийна област ултравиолетов да рентгенови лъчи. Тази енергия на фотона се отделя, това означава, че се отстранява от плазмата. Без да я компенсира плазмената температура Начи-Nala ще намалее, а електроните и йоните ще започнат да се рекомбинират, т.е.. Д. плазмата просто ще изчезне. Енергията, която се излъчва от звезди се компенсира от енергията, освободена от термоядрени реакции в техните ядра. В случай на изкуствен плазмата (в отсъствието на ядрени реакции), за да запази своята енергия трябва, все пак, се доставя непрекъснато отвън, например под формата на електроенергия, висока честота мощност, или електрическото поле на лазерното лъчение