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等离子

 大叔0y7rkkp42r 2017-01-28

等离子态是一种普遍存在的状态。宇宙中大部分发光的星球内部温度和压力都很高,这些星球内部的物质差不多都处于等离子态。只有那些昏暗的行星和分散的星际物质里才可以找到固态、液态和气态的物质。等离子体的用途非常广泛.从我们的日常生活到工业、农业、环保、军事、宇航、能源、天体等方面,它都有非常重要的应用价值。等离子态下的物质具有类似于气态的性质,比如良好的流动性和扩散性。但是,由于等离子体的基本组成粒子是离子和电子,因此它也具有许多区别于气态的性质,比如良好的导电性、导热性。特别的,根据科学计算,等离子体的比热容与温度成正比,高温下等离子体的比热容往往是气体的数百倍。

基本信息

简介

等离子正在加载等离子

等离子态是一种普遍存在的状态。宇宙中大部分发光的星球内部温度和压力都很高,这些星球内部的物质差不多都处于等离子态。只有那些昏暗的行星和分散的星际物质里才可以找到固态、液态和气态的物质。

等离子体的用途非常广泛.从我们的日常生活到工业、农业、环保、军事、宇航、能源、天体等方面,它都有非常重要的应用价值.

具体介绍

等离子态:带正电荷的原子核(中子 质子)和带负电荷的电子-内部结构模型图正在加载等离子态:带正电荷的原子核(中子 质子)和带负电荷的电子-内部结构模型图

等离子状态使指物质原子内的电子在高温下脱离原子核的吸引,使物质呈为正负带电粒子状态存在。

在日常生活中,我们会遇到各种各样的物质.根据它们的状态,可以分为三大类,即固体、液体和气体.例如钢铁是固体,水是液体,而氧气是气体.任何一种物质,在一定条件下都能在这三种状态之间转变.以水为例,在一个标准大气压下,当温度降到0℃以下时,水开始变成冰.而当温度升到100℃时,水就会沸腾而变成水蒸汽.

如果温度不断升高,气体又会怎样变化呢?科学家告诉我们,这时构成分子的原子发生分裂,形成为独立的原子,如氮分子会分裂成两个氮原子,我们称这种过程为气体分子的离解.如果再进一步升高温度,原子中的电子就会从原子中剥离出来,成为带正电荷的原子核和带负电荷的电子,这个过程称为原子的电离.当这种电离过程频繁发生,使电子和离子的浓度达到一定的数值时,物质的状态也就起了根本的变化,它的性质也变得与气体完全不同.为区别于固体、液体和气体这三种状态,我们称物质的这种状态为物质的第四态,又起名叫等离子态.

在茫茫无际的宇宙空间里,等离子态是一种普遍存在的状态。宇宙中大部分发光的星球内部温度和压力都很高,这些星球内部的物质差不多都处于等离子态。只有那些昏暗的行星和分散的星际物质里才可以找到固态、液态和气态的物质。

就在我们周围,也经常看到等离子态的物质。在日光灯和霓虹灯的灯管里,在眩目的白炽电弧里,都能找到它的踪迹。另外,在地球周围的电离层里,在美丽的极光、大气中的闪光放电和流星的尾巴里,也能找到奇妙的等离子态。

等离子态

将气体加热,当其原子达到几千甚至上万摄氏度时,电子就会被原子被'甩'掉,原子变成只带正电荷的离子。此时,电子和离子带的电荷相反,但数量相等,这种状态称做等离子态。人们常年看到的闪电、流星以及荧光灯点燃时,都是处于等离子态。人类可以利用它放出大量能量产生的高温,切割金属、制造半导体元件、进行特殊的化学反应等. 在茫茫无际的宇宙空间里,等离子态是一种普遍存在的状态。宇宙中大部分发光的星球内部温度和压力都很高,这些星球内部的物质差不多都处于等离子态。只有那些昏暗的行星和分散的星际物质里才可以找到固

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态、液态和气态的物质。

等离子体

等离子态,(电浆,英文:Plasma)是一种电离的气体,由于存在电离出来的自由电子和带电离子,等离子体具有很高的电导率,与电磁场存在极强的耦合作用。等离子态在宇宙中广泛存在,常被看作物质的第四态(有人也称之为“超气态”)。等离子体由克鲁克斯在1879年发现,“Plasma”这个词,由朗廖尔在1928年最早采用。

等离子体的性质

1 等离子体是由大量带电粒子组成的非凝聚系统。例如,当气体被加热到足够高的温度,或受到高能带电粒子轰击时,中性气体原子将被电离,空间中形成大量的自由电子和阳离子,但总体上又保持电中性。

2 实际使用的等离子体则是由大量自由电子、阳离子、阴离子、原子和分子组成的、整体上近似电中性的物质状态。

3 等离子体状态是物质存在的基本形态之一,与固态,液态和气态并列,称为物质第四态。

4 等离子体的主要特征是:粒子间存在长城库仑相互作用,等离子体的运动与电磁场的运动紧密耦合,存在极其丰富的集体效应和集体运动模式。和物质的另外三态相比,等离子体可以存在的参数范围异常宽广(其密度,温度以及磁场强度都可以跨越十几个数量级);等离子体的形态和性质受外加电磁场的强烈影响,并存在极其丰富的集体运动模式(如各种电磁波,漂移波,静电波以及非线性的相干结构和湍动);

5 此外,等离子体对外界条件还十分敏感。所以,等离子体性质的研究强烈的依赖于具体的研究对象。

等离子态常被称为“超气态”,它和气体有很多相似之处,比如:没有确定形状和体积,具有流动性,但等离子也有很多独特的性质。

电离

等离子体和普通气体的最大区别是它是一种电离气体。由于存在带负电的自由电子和带正电的离子,有很高的电导率,和电磁场的耦合作用也极强:带电粒子可以同电场耦合,带电粒子流可以和磁场耦合。描述等离子体要用到电动力学,并因此发展起来一门叫做磁流体动力学的理论。

组成粒子和一般气体不同的是,等离子体包含两到三种不同组成粒子:自由电子,带正电的离子和未电离的原子。这使得我们针对不同的组分定义不同的温度:电子温度和离子温度。轻度电离的等离子体,离子温度一般远低于电子温度,称之为“低温等离子体”。高度电离的等离子体,离子温度和电子温度都很高,称为“高温等离子体”。

相比于一般气体,等离子体组成粒子间的相互作用也大很多。

速率分布

一般气体的速率分布满足麦克斯韦分布,但等离子体由于与电场的耦合,可能偏离麦克斯韦分布。
常见的等离子体
等离子体是存在最广泛的一种物态,目前观测到的宇宙物质中,99%都是等离子体。
* 人造的等离子体
o 荧光灯,霓虹灯灯管中的电离气体
o 核聚变实验中的高温电离气体
o 电焊时产生的高温电弧
* 地球上的等离子体
o 火焰(上部的高温部分)
o 闪电
o 大气层中的电离层
o 极光
* 宇宙空间中的等离子体
o 恒星
o 太阳风
o 行星际物质
o 恒星际物质
o 星云
* 其它等离子体

应用领域

等离子体的用途非常广泛.从我们的日常生活到工业、农业、环保、军事、宇航、能源、天体等方面,它都有非常重要的应用价值。

一个重要的研究是高温等离子体和受控热核聚变反应:如果用物质中最轻的元素,如氢的同位素氘,形成一个摄氏几千万度的高温等离子体,那么,这些原子核会发生核反应.结果会放出巨大的能量,科学家称它为热核聚变反应.氢弹就是这样一个爆炸性的热核聚变反应.但人类希望有一个慢慢放出能量并可以发电的热核聚变反应,建造一个“人造小太阳”,然而,这个目标至今尚未实现。

另一个重要应用是一些特殊的化学元素形成一个摄氏几万度的低温等离子体,这时,物质间会发生特殊的化学反应,因此可用来研制新的材料.如在钻头等工具上涂上一层薄薄的钛来提高工具的强度、制造太阳能电池、在飞机的表面上涂一层专门吸收雷达波的材料可躲避雷达的跟踪(即隐形飞机)……这些被称为等离子体薄膜技术。

另外,还可用等离子体脱掉烟尘中的硫、用等离子体照射种子来提高农作物的产量、研制大屏幕的等离子体电视机、研制等离子体火箭发动机到火星等遥远的宇宙去旅行……等离子体的应用真是举不胜举。

等离子的特点:

等离子是一种自发光显示技术,不需要背景光源,因此没有LCD显示器的视角和亮度均匀性问题,而且实现了较高的亮度和对比度。而三基色共用同一个等离子管的设计也使其避免了聚焦和汇聚问题,可以实现非常清晰的图像。与CRT和LCD显示技术相比,等离子的屏幕越大,图像的色深和保真度越高。除了亮度、对比度和可视角度优势外,等离子技术也避免了LCD技术中的响应时间问题,而这些特点正是动态视频显示中至关重要的因素。因此从目前的技术水平看,等离子显示技术在动态视频显示领域的优势更加明显,更加适合作为家庭影院和大屏幕显示终端使用。等离子显示器无扫描线扫描,因此图像清晰稳定无闪烁,不会导致眼睛疲劳。等离子也无X射线辐射。由于这些突出特点,等离子堪称真正意义上的绿色环保显示产品,是替代传统CRT彩电的理想产品。

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