6. Плазма

При досить низьких температурах всі речовини перебувають у твердому стані. Нагрівання викликає перехід речовини із твердого стану в рідке, а потім у газоподібне. Подальше нагрівання приводить до іонізації газу за рахунок зіткнення швидко, що рухаються атомів, і молекул. Речовина переходить у новий стан. Іонізований газ при значному ступені іонізації являє собою особливий стан речовини, відмінне від газоподібного, рідкого або кристалічного. Це четвертий стан речовини називається плазмою.

Рисунок 9

Високотемпературна плазма, виникає в результаті термічної іонізації. Ступінь іонізації дуже велика, завдяки чому вона і є гарним провідником - провідність високотемпературної плазми порівнянна із провідністю металів.

Плазма - це частково або повністю іонізований газ, у якому щільності позитивних і негативних, рядів практично однакові. Таким чином, плазма в цілому є електрично нейтральною системою.

Кількісною характеристикою плазми є ступінь іонізації. Слабко іонізована плазмою в природних умовах є верхні шари атмосфери - іоносфера. Сонце, гарячі зірки й деякі міжзоряні хмари - це повністю іонізована плазма, що утвориться при високій температурі.

Температура поверхні Сонця й зірок дорівнює декільком тисячам градусів, їхні надра розігріті до мільйонів градусів. Треба, що значна маса речовини всесвіту сконцентрована в зірках, перебуває в стані високотемпературної плазми.

6. Технічне застосування

Тліючий розряд застосовується в газорозрядних трубках, неонових лампах, цифрових індикаторах, лампах денного світла. Тліючий розряд використовують у трубках для реклами. Померанчево-красне світіння виникає при наповненні трубки неоном. Позитивний стовп в аргоні має синювато-зеленуватий цвіт. У лампах денного світла використовують розряд у парах ртуті. Найважливіше застосування тліючий розряд одержав у газових лазерах.

Дуговий розряд застосовується в ртутних лампах високого тиску, при зварюванні металів, в електроплавильних печах.

Іскровий розряд триває тисячні частки секунди при високій напрузі й застосовується при обробці металів.

Коронний розряд застосовується в електрофільтрах для очищення газів від твердих часток. Негативно те, що даний розряд викликає витік енергії на високовольтних лініях

Плазма біля Землі існує в космосі у вигляді сонячного вітру, заповнює магнітосферу Землі, утворюючі радіаційні пояси Землі й іоносферу. Процесами в навколоземній плазмі обумовлені магнітні бури й полярні сяйва. Газорозрядна плазма утвориться при всіх видах електричного розряду в газах: дуговому, іскровому, тліючому розряді та ін. Низькотемпературна плазма знаходить застосування в газорозрядних джерелах світла - у світних трубках для рекламних написів, у лампах денного світла. В останніх скляну трубку покривають спеціальним складом - люмінофором, що під дією випромінювання плазми сам починає світитися. Люмінофор підбирають таким, щоб його світіння було близько по складу до білого світла.

Газорозрядну плазму використають у багатьох приладах, наприклад у газових лазерах - квантових джерелах світла. Низькотемпературна плазма застосовується в магнітогідродинамічних генераторах (МГД - генераторах). Плазмені двигуни досить перспективні для тривалих наддалеких космічних польотів. Порівняно недавно був створений новий прилад - плазматрон.

Питання для закріплення: 1. Які частки є носіями струму в газах? 2. Який розряд є несамостійним? 3. Які причини можуть викликати несамостійний електричний розряд? 4. Який розряд є самостійним? 5. За рахунок, яких факторів підтримується самостійний розряд? 6. Які види самостійного розряду знаєте? 7. Що таке плазма? 8. Де знаходить застосування самостійні розряди?