等離子態
等離子體(plasma)又叫做電漿,是由部分電子被剝奪後的原子及原子團被電離後產生的正負離子組成的離子化氣體狀物質,尺度大於德拜長度的宏觀電中性電離氣體,其運動主要受電磁力支配,並表現出顯著的集體行為。它廣泛存在於宇宙中,常被視為是除去固、液、氣外,物質存在的第四態。等離子體是一種很好的導電體,利用經過巧妙設計的磁場可以捕捉、移動和加速等離子體。等離子體物理的發展為材料、能源、信息、環境空間、空間物理、地球物理等科學的進一步發展提供了新的技術和工藝。
目錄
簡介
等離子態: 將氣體加熱,當其原子達到幾千甚至上萬攝氏度時,電子就被"甩"掉,原子變成只帶正電荷的離子。此時,電子和離子帶的電荷相反,但數量相等,這種狀態稱做等離子態。人們常年看到的閃電、流星以及熒光燈點燃時,都是處於等離子態。人類可以利用它放出大量能量產生的高溫,切割金屬、製造半導體元件、進行特殊的化學反應等[1] 等離子體的性質: 等離子態常被稱為「超氣態」,它和氣體有很多相似之處,比如:沒有確定形狀和體積,具有流動性,但等離子也有很多獨特的性質。 電離; 等離子體和普通氣體的最大區別是它是一種電離氣體。由於存在帶負電的自由電子和帶正電的離子,有很高的電導率,和電磁場的耦合作用也極強:帶電粒子可以同電場耦合,帶電粒子流可以和磁場耦合。描述等離子體要用到電動力學,並因此發展起來一門叫做磁流體動力學的理論。
組成粒子和一般氣體不同的是,等離子體包含兩到三種不同組成粒子:自由電子,帶正電的離子和未電離的原子。這使得我們針對不同的組分定義不同的溫度:電子溫度和離子溫度。輕度電離的等離子體,離子溫度一般遠低於電子溫度,稱之為「低溫等離子體」。高度電離的等離子體,離子溫度和電子溫度都很高,稱為「高溫等離子體」。 相比於一般氣體,等離子體組成粒子間的相互作用也大很多。
速率分布: 一般氣體的速率分布滿足麥克斯韋分布,但等離子體由於與電場的耦合,可能偏離麥克斯韋分布。
評價
等離子體是不同於固體、液體和氣體的物質第四態。物質由分子構成,分子由原子構成,原子由帶正電的原子核和圍繞它的、帶負電的電子構成。當被加熱到足夠高的溫度或其他原因,外層電子擺脫原子核的束縛成為自由電子,就像下課後的學生跑到操場上隨意玩耍一樣。電子離開原子核,這個過程就叫做「電離」。這時,物質就變成了由帶正電的原子核和帶負電的電子組成的、一團均勻的「漿糊」,因此人們戲稱它為離子漿,這些離子漿中正負電荷總量相等,因此它是近似電中性的,所以就叫等離子體。 等離子態是一種電離的氣體,由於存在電離出來的自由電子和帶電離子,等離子體具有很高的電導率,與電磁場存在極強的耦合作用。等離子態在宇宙中廣泛存在,常被看作物質的第四態(有人也稱之為「超氣態」)。等離子體由克魯克斯在1879年發現,「Pla *** a」這個詞,由朗廖爾在1928年最早採用。
視頻
超乎三態存在的等離子態