Plazma (fyzika)
Z Wikipedie, otevřené encyklopedie
Ve fyzice a chemii se za plazma považuje ionizovaný plyn složený z iontů, elektronů (a případně neutrálních atomů a molekul), který vzniká odtržením elektronů z elektronového obalu atomů plynu, či roztržením molekul (ionizací). O plazmatu se často mluví jako o čtvrtém skupenství hmoty. V exaktní definici plazmatu jsou na ionizovaný plyn kladeny jisté doplňující požadavky. Aby byl ionizovaný plyn považován za plazma, musí vykazovat kolektivní chování a kvazineutralitu.
Plazma je nejrozšířenější forma látky, tvoří až 99% pozorované hmoty vesmíru.
Obsah |
[editovat] Parametry
Plazma existuje ve vesmíru v různých, často velmi odlišných formách. S plazmatem se můžeme setkat například ve formě blesku, polární záře, uvnitř zářivek a tzv. neonů, plazma tvoří také konvenční hvězdy, sluneční vítr, či mlhoviny. Parametry plazmatu v těchto formách se liší o mnoho řádů.
[editovat] Stupeň ionizace
Stupeň ionizace plazmatu (poměr počtu ionizovaných částic vůči celkovému počtu částic) je jedním z nejdůležitějších parametrů, který určuje chování plazmatu. Závisí především na teplotě a lze ho v prvním přiblížení odhadnout ze Sahovy rovnice pro jedenkrát ionizované plazma v termodynamické rovnováze
ni2/nn = C T 3/2 exp[−Ui/kT] ; C ~ 2,4×1021 m−3 .
kde ni je koncentrace jednonásobných iontů, nn je koncentrace neutrálních částic, Ui je ionizační potenciál a T je teplota plazmatu. Sahova rovnice je použitelná pro plyny. Někdy se za jistý druh plazmatu považují i pevné látky (například kovy), které mají volné nosiče nábojů a vykazují kolektivní chování. Zde však počet volných nosičů náboje není určen Sahovou rovnicí.
[editovat] Teplota
Podle teploty se rozlišují 2 druhy plazmatu. Je to vysokoteplotní a nízkoteplotní plazma. Nízkoteplotní se pohybuje v řádech stovek až tisíců stupňů Celsia a vysokoteplotní plazma několik desítek tisíc stupňů Celsia.
[editovat] Hustota
[editovat] Vlastnosti
[editovat] Kvazineutralita a Debyeho stínění
Jednou ze základních vlastností plazmatu je tzv. kvazineutralita. Díky přítomnosti volných nabitých částic se v objemu plazmatu vytváří prostorový náboj a elektrostatické pole, které zpětně silově působí na nabité částice. Výsledkem je kompenzace fluktuací hustoty náboje a plazma se ve větším měřítku jeví jako elektricky neutrální.
S Kvazineutralitou úzce souvisí pojmy Debyeho stínění. Tento jev je pozorován v přítomnosti pevné látky v plazmatu. Pevná látka nese náboj, ale ten je díky kvazineutralitě plazmatu odstíněn. Ve vzdálenosti označované jako Debyeho stínící vzdálenost je již plazma opět kvazineutrální.
