Conceptul de plasmă

Deversarea de gaz produce o cantitate mare de ioni pozitivi datorită eficienței ridicate de ionizare de impact, concentrația ionilor și electronilor este aceeași. Un astfel de sistem de electroni și ioni pozitivi, dispersate cu aceeași concentrație, numită plasmă. Termenul „plasmă“ a fost introdus în 1929 de fizicienii americani I. Langmuir și L. Tonks.

Plasma format în evacuarea gazului se numește o descărcare de gaz; Acesta include coloana pozitivă de descărcare luminiscentă canale prin scânteie și arc deversări.

Polul pozitiv este așa-numita plasma neizoterme. Într-un astfel de plasmă, energia cinetică medie a electronilor, ioni si molecule neutre (sau atomi) sunt diferite.

Să ne amintim relația dintre energia cinetică medie a moleculelor de gaz ideal (presiunea gazului în descărcarea luminiscentă este mică, prin urmare, poate fi considerat ideal) și temperatura

Se poate argumenta că temperatura componentelor plasmatice sunt diferite. Astfel, temperatura electronilor în descărcare luminiscentă într-un neon la o presiune de 3 mm. Hg. Art. aproximativ 8729 # 4, 10 4 K, iar temperatura ionilor și atomii de 400 K, temperatura ion temperatură atomică ceva mai mare.

Plasma, în care egalitatea (unde indicele „e“, „i“, „o“ se referă la electroni, ioni, atomi) se numește izotermă. O astfel de ionizare în plasmă are loc atunci când se utilizează o temperatură ridicată (arcul de ardere la presiune atmosferică și mai sus, canalul scânteie); de exemplu, în arc de ultra-înaltă presiune (. 1000 atm) plasma atinge temperaturi de 10.000 K, temperatura plasmei la explozie termonucleară - ordinul câtorva zeci de milioane de grade, „Tokamak“ setare pentru studierea reacțiilor de fuziune - aproximativ 7 # 8729; 10 iunie K.

pot să apară plasma nu numai atunci când trecerea curentului prin gaz. Gazul poate fi convertită în stare de plasmă și, prin încălzire la temperaturi ridicate. câmp intern de stele (inclusiv Soarele) sunt în stare de plasmă, în cazul în care temperaturile ajung august 10 K (fig. 8.10).

Gama Coulomb interacțiunea dintre particule incarcate din plasma duce la o originalitate cu plasmă calitativă, ceea ce permite să-l ia în considerare o specială, a patra stare a materiei.

Cele mai importante proprietăți ale plasmei:

• interacțiuni puternice cu câmpuri magnetice și electrice externe asociate cu conductivitate ridicată;
• interacțiune colectivă specifică a particulelor de plasmă, se realizează prin câmpuri electrice și magnetice medii care produc ele însele aceste particule;
• prin interacțiuni colective de plasmă se comportă ca un fel de un mediu elastic, în care cu ușurință excitat și aplică tipuri diferite Waves (de exemplu, Langmuir oscilații în plasmă);
• într-un câmp magnetic exterior, plasma se comportă ca un mediu diamagnetic;
• conductivitate electrică specifică # 963; nu complet ionizat plasma depinde de densitatea plasmei și crește odată cu creșterea temperaturii termodinamice, în mod proporțional. Când T ≥ 10 K luna iulie # 963; Este atât de mare, încât plasma poate fi considerată ca un conductor de aproximativ ideală ().

Plasma - cea mai frecventă stare a materiei din univers. Soarele și alte stele sunt compuse dintr-o plasmă de temperatură ridicată complet ionizat. Principala sursă de energie stea radiații - reacții de sinteză termodinamice care apar în stele cu temperaturi mari. nebuloasă rece și mediu interstelar, de asemenea, găsit în stare de plasmă. Ele reprezintă o plasmă la temperatură scăzută, ionizare care are loc în principal prin photoionization de stele radiații ultraviolete. În spațiul din apropierea Pământului este ionizat slab de plasmă în centurile de radiatii si ionosfera. Cu procesele care au loc în fenomenele asociate cu plasmă, cum ar fi furtuni magnetice, tulburări de comunicații radio la distanță și aurora.

Plasma de descărcare de temperatură joasă produsă în strălucire, scântei sau arc evacuările gazele, utilizate pe scară largă în diferite surse de lumină în lasere cu gaz, pentru sudare, tăiere, topire și alte tipuri de metale.

Principalul interes practic în fizica plasmei asociată cu problema fuziunii nucleare controlate - fuzionează proces nuclee atomice ușoare la temperaturi ridicate, în condiții controlate. Producția de energie a reactorului este de 10 5 kW / m 3 în reacția

la o densitate de plasmă de 10 5 cm - 3 și o temperatură din 10 august K.

Reținere este propusă plasma de temperatură ridicată (în 1950 Uniunea Sovietică, I. E. Tamm, A. D. Saharov) un câmp magnetic puternic în camera toroidală cu bobine magnetice pentru scurt - tokamak. Figura 8.11 prezintă o diagramă a unui tokamak. 1 - înfășurarea primară a transformatorului; 2 - toroidal bobina de câmp magnetic; 3 - linie, un tub interior cu pereți subțiri pentru a alinia câmpului electric toroidal; 4 - toroidal bobina de câmp magnetic; 5 - o cameră de vid; 6 - un miez de fier (circuit magnetic).

În prezent, ca parte a unui program nuclear mondial, cele mai recente sisteme, cum ar fi tokamak intens dezvoltate. De exemplu, în St. Petersburg, a stabilit prima Tokamak sferică românească "Globe-M". Acesta este planificat pentru a crea o mare Tokamak TM-15, studii de management de configurare plasmă. Construcția a început Kazahstan Tokamak KTM pentru dezvoltarea de tehnologii energetice de fuziune. Figura 8.12 prezintă o diagramă a unei secțiune Tokamak KTM și o cameră de vid.

Implementarea reacțiilor termonucleare controlate în plasmelor de temperatură ridicată permite omenirii în viitor, o sursă practic inepuizabile de energie.

cu plasmă la temperatură joasă (T

10 martie K) este utilizată în sursele de lumină cu descărcare în gaz, lasere cu gaz, convertoarele termoionici energiei termice în energie electrică. Puteți crea un împingător cu plasmă, eficientă pentru manevrarea în zborurile spațiale și spațiu lung.

Plasma acționează ca fluid de lucru în motoarele de rachetă cu plasmă și generatoare MHD.

Mișcarea de plasmă într-un câmp magnetic este utilizat în metoda de conversie directă a energiei interne a gazului ionizat în energie electrică. Această metodă este implementată într-un generator de magnetohidrodinamic (generator MHD), o diagramă schematică este prezentată în figura 8.13.

puternic încălzită gaz ionizat care rezultă din arderea combustibilului și îmbogățind vaporii de combustie ai metalelor alcaline, care cresc gradul de ionizare a gazului trece prin duză și se extinde în acesta. În această parte a energiei interne a gazului este transformată în energie cinetică. În câmpul magnetic transversal (în Figura 8.9 câmpul inducție magnetică este direcționat peste planul desenului), ionii pozitivi sunt deviate de către forța Lorentz la electrodul superior A. și electronii liberi - la electrod inferior C. Când electrozii de circuit la o sarcină externă în ea este curentul electric, direcționat de la anod a, generatorul MHD la catod său K.

Proprietățile plasmei emit unde electromagnetice în domeniul ultraviolet sunt utilizate în ecran moderne, cu plasmă plat. Ionizarea plasma într-un ecran plat apare în evacuarea gazului. Refulare apare în moleculele de gaz de bombardament cu electroni accelerați de un câmp electric - o descărcare separată. Deversarea se menține un potențial electric suficient de mare - zeci sau sute de volți. Cel mai frecvent afișaj cu plasmă umplut cu gaz este un amestec de gaze inerte, pe baza de heliu sau neon cu adaos de xenon.

Durata de viață a ecranului de plasmă 30 de mii. Ore.

Ecranele plate cu descărcare care reproduce imaginea color, utilizate trei tipuri de fosfori care emit roșu (R), verde (G) și albastru deschis (B). un TV cu ecran plat cu elemente de descărcare de gestiune conține aproximativ un milion de celule plasmatice mici colectate în triada RGB - pixeli (pixeli - un element de imagine).

Utilizarea unui gaz de descărcare de curent electric în metale