혈장, 속성, 유형, 준비 및 사용
혈장, 속성, 유형, 생산 및 응용.
플라즈마는 물질의 네 번째 상태입니다., 전자와 이온으로 구성된 매우 뜨거운 이온화 된 가스를 형성.
가장 일반적인 형태의 플라즈마. 플라즈마의 종류. 플라즈마의 분류
플라즈마의 특성. 조건 – 하전 입자가있는 플라즈마 시스템의 인식 기준. 플라즈마 매개 변수
혈장, 정의, 개념, 풍모:
혈장 (그리스어. 생물 “구식”, “훌륭하게 꾸민”) 네 번째 물질 상태, 전자와 이온으로 구성된 매우 뜨거운 이온화 된 가스를 형성. 그 구성에는 이온과 전자뿐만 아니라 원자도 포함될 수 있습니다., 분자, 그리고 양전하와 음전하를 가진 다른 대전 입자 (예 :, 쿼크 글루온 혈장). 게다가, 양전하와 음전하를 띤 입자의 수는 거의 같습니다. 그들은 쌍이 아닌 동시에 움직입니다., 고전에서와 같이 가스, 물질의 전도도와 전자기장에 대한 의존성을 크게 증가시킵니다.. 그 자체로 플라즈마는 준 중립적입니다. 전하량은 가능한 한 0에 가깝습니다..
혈장전자와 양이온을 포함하는, 전자 이온 플라즈마라고. 하전 입자 근처의 플라즈마가 중성 분자 인 경우, 부분 이온화라고합니다. 혈장하전 입자로 구성된, 완전 이온화라고.
하전 입자가있는 시스템의 경우 플라즈마, 서로 최소 거리에 위치해야하며 상호 작용해야합니다.. 그런 때 효과 집단이되고 많은, 원하는 상태가된다. 그를 위해 (그런 상태) 특성 온도 8000 켈빈도. 입자의 지속적인 움직임으로 인해 플라즈마 전류의 좋은 전도체. 자기장을 사용하여 제트에 집중하고 추가 움직임을 제어합니다..
지상 조건에서, 물질의 플라즈마 상태는 매우 드물고 특이합니다.. 하지만 우주를 가로 질러, 플라즈마는 물질의 가장 일반적인 상태입니다. 그것은 태양으로 구성됩니다, 별들, 상부 대기 및 복사 벨트 지구의. 북극광은 또한 플라즈마에서 발생하는 과정의 결과입니다..
가장 일반적인 형태의 플라즈마:
가장 전형적인 플라즈마 형태 아래 표에 나와 있습니다.:
| 인공적으로 생성 된 플라즈마: | 지구의 천연 플라즈마:
|
우주 및 천체 물리학 플라스마:
|
| – 플라즈마 스크린 (TV, 감시 장치)
형광등 내부 물질 (컴팩트 포함) 및 네온 램프 – 플라즈마 로켓 엔진, – 코로나 방전 오존 발생기, – 제어 된 열핵 융합, – 아크 용접에서 아크 램프의 전기 아크, 플라즈마 램프, Tesla 코일에서 아크 방전, – 레이저 방사에 의한 물질에 대한 영향 핵 폭발의 밝은 구체 |
– 번개
– 세인트. 엘모의 불, – 전리층, 불꽃 (저온 플라즈마) |
태양과 다른 별 (열핵 반응으로 인해 존재하는 것들),
태양풍, - 우주 (행성 사이의 공간, 별과 은하), – 성간 성운 |
플라즈마의 종류. 플라즈마의 분류:
혈장 아마도:
– 인공 과 자연스러운.
천연 플라즈마의 예: 행성상 성운, 행성 간 플라즈마, 지구의 전리층, 태양과 별의 태양 크로 모 스피어, 태양 돌기, 태양 spicules, 태양 바람, 태양 코로나, 태양과 별의 광구, 크로 모 스피어 플래시, 번개.
– 높은 온도 (백만도 켈빈 이상의 온도) 과 낮은 온도 (백만 켈빈 미만의 온도).
에서 저온 플라즈마 , 평균 전자 에너지는 원자의 특성 이온화 전위보다 작습니다. (<10 eV). 그것 (저온 플라즈마), 원칙적으로, 부분적으로 이온화 된 가스, 즉, 중성 원자와 분자의 수가 하전 입자 (전자와 이온)의 수를 크게 초과합니다.. 저온 플라즈마의 경우 이온화 정도가 낮은 특성은 약 1 %.
저온 플라즈마에 거시적 인 고체 입자가 많이 포함 된 경우 (분수에서 수백 마이크로 미터까지의 크기) 높은 전기 같은 전하는 다양한 공정의 결과로 플라즈마에서 자발적으로 형성됩니다., 외부에서 플라즈마로 유입되거나, 그것은 먼지가 많은 플라즈마. 먼지가 많은 플라즈마 저온 플라즈마의 특별한 경우.
저온 플라즈마, 전화 플라즈마 기술프로세스에 도입됨에 따라. 플라즈마 에칭 및 속성 수정 표면 수 (만들기 다이아몬드 필름, 질화물 금속, 젖음성 변경), 깨끗한 가스 과 액체.
저온 플라즈마 물리적 특성에 따라 고정되거나 고정되지 않을 수 있습니다., 준 고정, 평형, 비평 형, 완전한, 불완전한.
저온 플라즈마 및 그 소스의 예: 화염, 불꽃, 다양한 유형의 레이저, 음극 폭발, 음극 점, 음극 토치, 플라즈마 토치, 혈장 연소기, 광 공명 플라즈마 생성 열 이온 변환기, MHD 생성기.
고온 플라즈마 또한 불린다 고온 플라즈마. 고온 플라즈마는 거의 항상 완전히 이온화됩니다. (이온화 정도 ~ 100 %).
고온 플라즈마 상태의 물질은 이온화 및 전기 전도성이 높습니다., 제어 된 열핵에서 사용할 수 있습니다. 합성.
– 완전 이온화 및 부분 이온화.
단위 부피당 총 수에 대한 이온화 된 원자 수의 비율을 플라즈마 이온화 정도라고합니다.. 플라즈마의 이온화 정도에 따라 특성이 결정됩니다., 전기 및 전자기 포함.
이온화 정도는 다음 공식에 의해 결정됩니다.:
α = ni / (ni + 의 위에),
여기서 α는 이온화 정도입니다., ni – 이온 농도 및 na는 중성 원자의 농도.
α의 최대 값은 다음과 같습니다. 1 (또는 100 %). 이온화도가있는 플라즈마 1 (또는 100 %) 불린다 완전히 이온화 된 플라즈마.
이온화 정도가 이하인 물질 1 (이하 100 %), 불린다 부분 이온화 플라즈마;
– 완벽하고 불완전. 이러한 유형은 저온 플라즈마에만 해당됩니다..
조건부 필드가 가능한 최대 상호 작용 입자로 이동하는 경우, 플라즈마가 이상적으로. 소산 프로세스가있는 경우, 이상을 범하다.
그래서, Debye 반경의 영역에 있다면 (rD) 많은 하전 된 입자이며 그녀의 경우 N ≈ 4π·엔·r3D / 3 ≫1 플라즈마를 이상적인 플라즈마라고합니다.
여기서 rD는 Debye 반경입니다., n은 플라즈마에있는 모든 입자의 농도입니다., N은 이상성 매개 변수입니다..
N의 경우, 우리 1 비 이상적인 플라즈마.
이상적인 플라즈마에서 입자 간의 상호 작용의 위치 에너지는 열 에너지에 비해 작습니다.;
– 평형과 비평 형. 이러한 유형은 저온 플라즈마에만 해당됩니다..
평형 플라즈마 저온 플라즈마라고합니다, 구성 요소가 열역학적 평형 상태에있는 경우, 즉. 전자의 온도, 이온과 중성 입자는 동일합니다. 평형 플라즈마는 일반적으로 수천 켈빈 이상의 온도를 갖습니다..
평형 플라즈마의 예는 지구의 전리층 일 수 있습니다., 불꽃, 탄소 아크, 혈장 토치, 번개, 광 방전, 태양의 표면, 기껏해야발전기, 열 이온 변환기.
에 비평 형 플라즈마 , 전자 온도가 다른 구성 요소의 온도를 크게 초과합니다.. 이것은 중성 입자의 질량 차이 때문입니다., 이온과 전자, 에너지 교환 과정을 복잡하게 만드는.
인공적 수단으로 생성 된 플라즈마 물질, 처음에는 열역학적 평형이 없습니다. 평형은 물질이 상당히 가열 될 때만 나타납니다., 따라서 입자가 서로 무작위로 충돌하는 횟수를 늘립니다., 휴대가 감소하는 경우에만 가능합니다. 에너지;
– 변화 없는, 비정상 과 준 고정. 이러한 유형은 저온 플라즈마에만 해당됩니다..
고정식 저온 플라즈마 그녀의 휴식 시간에 비해 수명이 길다.. 비정상 (펄스) 저온 플라즈마 제한된 시간 동안 살다, 플라즈마와 외부 환경에서 평형을 이루는 시간으로 정의됩니다.. 저온 플라즈마, 수명이 일시적인 프로세스의 특성 시간을 초과하는 경우, 전화 준 정상 플라즈마. 준 정지 플라즈마의 예는 방전 플라즈마입니다.;
– 고전 과 퇴화시키다. 클래식 플라즈마, 호출, 입자 사이의 거리가 de Broglie의 길이보다 훨씬 더 큰 곳. 이러한 플라즈마에서 입자는 점 전하로 간주 될 수 있습니다..
혈장 퇴화 – 입자 사이의 거리와 de-Broglie 파장의 길이가 비슷한 플라즈마. 이러한 플라즈마에서는 입자 간 상호 작용의 양자 효과를 고려해야합니다..
– 1 성분 과 다 성분 (채우기에 따라 이온);
– 쿼크 글루온. 쿼크 글루온 혈장 – 혼합 색상 요금이있는 안드로 나 환경 (쿼크 및 글루온 안티 쿼리), 에너지 밀도가 높은 매체에서 무거운 초 상대성 입자의 표면;
– 극저온. 극저온 플라즈마 플라즈마가 낮게 냉각 됨 (극저온) 온도. 예를 들면, 액체 욕조에 담그는 것 질소 또는 헬륨;
– 가스 배출. 방전 플라즈마 – 가스 방전에서 생성 된 플라즈마;
– 플라스마 플라스마 고체. 고체 결정 격자에서 전하 이온을 보상하여 전자 및 정공 반도체를 형성;
- 레이저. 레이저 플라즈마 물질 조사시 고출력 레이저 방사에 의해 발생하는 광학적 파괴로 인해 발생.
플라즈마 물질의 다른 하위 유형이 있습니다.
플라즈마의 특성:
플라즈마 물질의 주요 특성은 높은 전기 전도도다른 전체 국가에서 관찰 된 것보다 상당히 초과.
플라즈마는 전자기장에 영향을 미칩니다., 원하는 모양을 형성하기 위해, 레이어 수 및 밀도. 하전 입자는 전자기장의 방향을 따라 이동합니다., 그들의 움직임은 병진 또는 회전입니다. 이 플라즈마의 속성은 플라즈마와 외부 전자기장 또는 플라즈마의 전자기 특성과의 상호 작용.
플라즈마 광선, 총 전하가 0이고 주파수가 높습니다., 진동으로 이어지는.
그것의 높은 전기 전도도에도 불구하고 (플라즈마) 양전하 및 음전하를 갖는 준 중성 입자는 벌크 밀도와 거의 같습니다..
플라즈마의 속성을 저장하려면, 춥고 빽빽한 환경에 닿지 않아야합니다..
플라즈마 입자의 경우 소위 집단 상호 작용이 특징입니다. 그것은 전자기 전하의 존재로 인해 플라즈마의 하전 입자를 의미합니다., 그들은 규칙적으로 쌍이 아닌 밀접하게 간격을 둔 하전 입자 시스템과 동시에 상호 작용합니다. 가스.
조건 – 하전 입자가있는 플라즈마 시스템의 인식 기준:
하전 입자가있는 모든 시스템은 다음 조건이 충족되는 경우 플라즈마의 정의에 해당합니다.:
– 충분한 밀도의 전자를 채운다, 이온 및 물질의 다른 구조 단위는 밀접하게 간격을 둔 하전 입자의 전체 시스템과 상호 작용했습니다.. 하전 입자와 그 위치의 집단적 상호 작용은 가능한 한 가까워 야하며 영향권 내에 있어야합니다. (반경 디바이의 구).
영향권에서 하전 된 입자의 수가 충족 될 때 조건이 충족됩니다. (반경 디바이의 구) 집단적 효과 발생에 충분.
수학적으로이 조건은 다음과 같이 표현 될 수 있습니다.:
r3D·N ≫ 1, 여기서 r3D는 Debye 반경의 구입니다., N은 하전 입자의 농도입니다.;
– 우선 내부 상호 작용. 이것은 babaevskogo 차폐 반경이 플라즈마의 특성 크기에 비해 작아야 함을 의미합니다.. 조건이 만족됩니다, 표면이 효과 플라즈마의 중요한 내부 효과에 비해 무시할 수 있고 무시됩니다..
수학적으로이 조건은 다음과 같이 표현 될 수 있습니다.:
rD / L ≪ 1, 여기서 rD는 Debye 반경입니다., L – 플라즈마의 특성 크기;
– 플라즈마 주파수의 출현. 이 기준은 입자 충돌 사이의 평균 시간이 플라즈마 진동 기간에 비해 크다는 것을 의미합니다. 분자 운동을 넘어서는 플라즈마 진동이 발생하면 조건이 충족됩니다..
플라즈마 매개 변수:
네 번째 물질 상태에는 다음과 같은 옵션이 있습니다.:
– 구성 입자의 농도.
모든 구성 요소의 플라즈마에서 무작위로. 단위 부피당 농도를 측정하려면, 먼저 포함 된 입자 집단을 나눕니다. (전자, 이온, 다른 중립), 그런 다음 이온 자체를 정렬합니다., 각 종에 대한 값을 개별적으로 찾으십시오. (태어난, ni와 na), 여기서 ne는 자유 전자의 농도, ni는 이온의 농도, na는 중성 원자의 농도;
– 이온화의 정도와 다양성.
물질을 플라즈마로 전환하기 위해서는 이온화가 필요합니다.. 이온화의 정도는 원자 수에 비례합니다., 주어진 또는 흡수 된 전자, 온도에 따라 달라집니다. 단위 부피당 총 수에 대한 이온화 된 원자 수의 비율을 플라즈마의 이온화 정도. 플라즈마의 이온화 정도에 따라 특성이 결정됩니다., 전기 및 전자기 포함.
이온화 정도는 다음 공식에 의해 결정됩니다.:
α = ni / (ni + 의 위에),
여기서 α는 이온화 정도입니다., ni – 이온 농도 및 na는 중성 원자의 농도.
α는 전자를 주거나 흡수 할 수있는 물질의 원자 수를 나타내는 무 차원 매개 변수입니다.. Amax = 1 (100%), 그리고 이온의 평균 전하, 또한 이온화의 다양성 (와) ne = 범위에 있습니다. <와> ni 여기서 ne는 자유 전자의 농도.
Amax 플라즈마가 완전히 이온화되었을 때, 주로 “뜨거운” 물질 – 고온 플라즈마.
– 온도. 다른 온도에서 플라즈마에 존재하는 다른 물질, 원자의 외부 전자 껍질 구조로 인해: 원자가 전자를주는 라이터, 플라즈마 상태에서 전이 온도가 낮을수록.
플라즈마와 가스의 차이점:
혈장 – 일종의 가스 유도체, 이온화 결과. 하지만, 그들은 특정한 차이가있다.
가장 먼저, 그것은 전기 전도도의 존재입니다. 기존 가스 (예 :. 공기) 그것은 0이되는 경향이있다. 대부분의 가스는 좋은 절연체입니다., 아직 추가 영향을주지 않았습니다.. 플라즈마는 뛰어난 전도체입니다..
극히 작은 전기장으로 인해 플라즈마 물질에 따라 자기 필드, 가스에는 일반적이지 않습니다.. 이것은 필라멘트와 층화로 이어집니다. 그리고 중력에 대한 전기력과 자기력의 우세는 집단을 만듭니다 효과 물질 내 입자의 내부 충돌.
가스에서, 구성 입자가 동일합니다.. 중력 인력으로 인해 열 운동이 작은 거리에서 수행되었습니다.. 플라즈마의 구조는 전자로 구성됩니다., 이온과 중성 입자, 그들의 큰 책임과 서로 독립적. 속도와 온도가 다를 수 있습니다.. 결국, 파도와 불안정이 있습니다.
두 가스의 상호 작용 – (드물게 세 입자). 플라즈마에서는 집단적: 입자의 근접성은 모든 그룹이 여러분 모두와 직접 상호 작용할 수있는 기회를 제공합니다..
가스에서 입자가 충돌하면 분자의 속도가 Maxwell의 이론에 따라 분포됩니다.. 그들 중 소수만이 상대적으로 높습니다. 플라즈마에서 이러한 움직임은 전기장의 작용으로 발생합니다., Maxwell 뿐만이 아닙니다.. 종종 큰 속도의 존재는 두 가지 온도 분포와 폭주 전자의 출현으로 이어집니다.
네 번째 상태에 대한 포괄적 인 설명은 부드러운 수학적 함수와 확률 적 접근에 적합하지 않습니다.. 따라서, 여러 수학적 모델 사용 (보통 적어도 3 개). 이것은 일반적으로 유동적입니다, 액체 및 Particle-In-Cell (세포 입자의 방법). 그러나이 방법으로 얻은 정보는 불완전하며 추가 설명이 필요합니다..
구하기 (생성) 혈장:
실험실에는 플라즈마를 얻는 여러 가지 방법. 첫 번째 방법은 선택한 물질의 강한 가열, 플라즈마 상태의 특정 전이 온도는 원자의 전자 껍질 구조에 따라 달라집니다. 전자가 궤도를 벗어나기 쉬울수록, 물질이 플라즈마 상태로 변하는 데 필요한 열이 적습니다.. 효과는 모든 물질에 영향을받을 수 있습니다.: 고체, 액체, 텅빈.
하지만, 가장 자주 전기장을 생성하는 플라즈마원자를 이온화하는 전자를 가속화하고 플라즈마는 매우 물질적으로 가열됩니다.. 예를 들면, 가스는 전류를 통과하여 전극 끝에 배치 된 전위차를 생성합니다. 가스. 현재의 매개 변수 변경, 플라즈마의 이온화 정도를 제어 할 수 있습니다.. 방전 플라즈마는 전류에 의해 가열되지만, 그러나 주변 가스의 충전되지 않은 입자와 상호 작용할 때 빠르게 냉각됩니다..
또한 필수: 그만큼 물질의 플라즈마 상태는 방사선 노출을 생성 할 수 있습니다, 강한 그립, 레이저 방사, 공명 방사선, 등. 방법.
플라즈마 적용:
자연 속에서, 지구의 태양풍 자기권 플라즈마에 반대하는 것은 우주의 파괴적인 영향으로부터 지구를 보호합니다. 전리층은 오로라의 물질을 형성합니다, 번개, 그리고 코로나.
네 번째 물질 상태의 개방은 많은 경제 부문의 발전에 기여했습니다. 전파를 반사하는 전리층의 특성은 원격 연결을 설정하는 데 도움이되었습니다., 장거리 데이터 전송.
실험실 가스 방전은 가스 방전 광원을 만드는 데 도움이되었습니다. (형광 및 기타 램프), 고급 TV 패널 및 멀티미디어 화면.
통제 된 자기 현장 및 플라즈마 제트 강 가공, 절단 및 용접 재료.
플라즈마 방전 현상은 수많은 스위칭 장치를 구축하는 데 도움이되었습니다., 플라즈마 토치, 그리고 심지어 특정 공간 엔진. 등장 플라즈마 분사 그리고 수술의 새로운 가능성.
또한, 과학자들은 물질을 담을 수있는 전기 자석을 둘러싼 토로 이달 챔버를 만들었습니다.. 제어 된 열 핵융합. 이 전기 자기장은 고온에서 이온화 된 가스를 유지합니다. (중수소-삼중 수소 플라즈마). 이 기술은 현대 건축에 사용될 수 있습니다 발전소, 원자력에 비해 환경 친화적이고 안전합니다..
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