Номер 13, страница 246 - гдз по физике 10 класс учебник часть 1 Генденштейн, Дик

Молекулярная физика и термодинамика. Глава 5. Молекулярная физика. Параграф 30. Состояния вещества - номер 13, страница 246.

Условие.

13. Расскажите о плазме.

Решение.

Что такое плазма?

Плазма — это одно из четырёх классических агрегатных состояний вещества, наряду с твёрдым телом, жидкостью и газом. Её часто называют «четвёртым состоянием вещества». Плазма представляет собой ионизированный газ, то есть газ, в котором значительная часть атомов или молекул потеряла (или приобрела) электроны и превратилась в ионы. Таким образом, плазма состоит из смеси положительно заряженных ионов, свободных электронов и, как правило, нейтральных атомов или молекул. Несмотря на наличие свободных заряженных частиц, в макроскопических объёмах плазма является квазинейтральной — суммарный положительный заряд ионов примерно равен суммарному отрицательному заряду электронов.

Как образуется плазма?

Плазма образуется из газа при его сильном нагреве или под воздействием сильного электромагнитного поля (например, лазерного излучения или электрического разряда). При сообщении газу достаточного количества энергии происходит процесс ионизации: внешние электроны отрываются от атомов, в результате чего образуются свободные электроны и положительные ионы. Степень ионизации (доля ионизированных атомов) может быть различной — от частичной до полной, когда все атомы вещества теряют свои электроны.

Основные свойства плазмы

Свойства плазмы кардинально отличают её от обычного (нейтрального) газа:

Электропроводность: Благодаря наличию свободных заряженных частиц, плазма хорошо проводит электрический ток. Её проводимость может быть сравнима с проводимостью металлов и возрастает с увеличением температуры.

Взаимодействие с магнитными полями: Как движущаяся проводящая среда, плазма сильно взаимодействует с магнитными полями. Магнитное поле может удерживать плазму в определённом объёме, не давая ей соприкасаться со стенками камеры. Это свойство является ключевым для исследований в области управляемого термоядерного синтеза (например, в установках токамак).

Коллективное поведение: В отличие от газа, где частицы взаимодействуют в основном через короткодействующие столкновения, в плазме доминируют дальнодействующие электромагнитные силы. Это приводит к тому, что частицы движутся согласованно, порождая коллективные явления, такие как плазменные волны и неустойчивости.

Излучение света: Плазма часто ярко светится. Свечение возникает в результате нескольких процессов, в первую очередь, при рекомбинации ионов и электронов, а также при переходе возбуждённых атомов и ионов в состояние с меньшей энергией, что сопровождается испусканием фотонов (света). Цвет свечения зависит от химического состава плазмы (например, неоновые вывески).

Типы плазмы

Различают два основных типа плазмы:

Высокотемпературная (горячая) плазма: Это практически полностью ионизированный газ с очень высокой температурой (миллионы градусов Цельсия и выше). В такой плазме и электроны, и ионы имеют огромную кинетическую энергию. Примерами являются плазма внутри Солнца и других звёзд, а также плазма в установках для термоядерного синтеза.

Низкотемпературная (холодная) плазма: В этом случае газ ионизирован лишь частично. Характерной чертой является сильное различие в температурах компонент: электроны очень «горячие», в то время как ионы и нейтральные атомы остаются «холодными» (их температура может быть близка к комнатной). Примеры: плазма в газоразрядных лампах (люминесцентные, неоновые), пламя свечи, плазменные телевизоры.

Где встречается плазма?

Плазма — самое распространённое состояние вещества в видимой Вселенной. Более 99% её массы находится именно в состоянии плазмы.

Примеры в природе: Солнце и все звёзды, межзвёздная и межгалактическая среда, молния во время грозы, полярные сияния, ионосфера Земли, солнечный ветер.

Примеры в технике и быту: плазменные панели телевизоров, люминесцентные и неоновые лампы, электрическая дуга при сварке, плазменные резаки для металлов, технологии в микроэлектронике (плазменное травление для создания микросхем), плазменные ракетные двигатели.

Ответ: Плазма — это четвёртое агрегатное состояние вещества, представляющее собой ионизированный газ, состоящий из ионов, электронов и нейтральных частиц. Её ключевые свойства — высокая электропроводность и сильное взаимодействие с магнитными полями — отличают её от обычного газа. Плазма является самой распространённой формой материи во Вселенной (звёзды, межзвёздная среда) и находит широкое применение в технике, от осветительных приборов и дисплеев до управляемого термоядерного синтеза и космических технологий.