Номер 3, страница 319 - гдз по физике 10 класс учебник Кабардин, Орлов

3. Что называется плазмой?

2. Что такое термическая ионизация?
Термическая ионизация — это процесс образования свободных носителей заряда (положительно заряженных ионов и электронов) из нейтральных атомов или молекул вещества в результате его нагрева до высоких температур. При высоких температурах средняя кинетическая энергия теплового движения частиц (атомов, молекул) становится сравнимой с энергией ионизации. В результате частых и энергичных столкновений частиц друг с другом, одна из сталкивающихся частиц может передать другой достаточную энергию для отрыва внешнего, слабо связанного электрона. Этот процесс можно схематически записать как $A \to A^+ + e^-$, где $\text{A}$ — нейтральный атом, $A^+$ — положительно заряженный ион, а $e^-$ — свободный электрон. Степень термической ионизации, то есть доля ионизированных частиц от их общего числа, резко возрастает с повышением температуры и зависит от давления газа и его энергии ионизации. Этот процесс играет фундаментальную роль в физике звезд, где вещество находится при сверхвысоких температурах, а также наблюдается в пламени, электрической дуге и других высокотемпературных газовых разрядах.

Ответ: Термическая ионизация — это ионизация атомов или молекул, вызванная их столкновениями при высокой температуре вещества.

3. Что называется плазмой?
Плазмой называется частично или полностью ионизированный газ, который считается четвёртым агрегатным состоянием вещества. Плазма состоит из хаотически движущихся частиц: нейтральных атомов (или молекул), положительно и отрицательно заряженных ионов и свободных электронов. Несмотря на наличие свободных зарядов, плазма в целом является электрически нейтральной системой, так как концентрации положительных и отрицательных зарядов в достаточно большом объеме уравновешивают друг друга. Это свойство называется квазинейтральностью. Ключевое отличие плазмы от обычного газа заключается в коллективном поведении её частиц. Из-за дальнодействующих электромагнитных сил каждая заряженная частица взаимодействует одновременно со множеством других частиц, в результате чего в плазме могут возникать разнообразные коллективные процессы (колебания, волны). Благодаря наличию свободных носителей заряда, плазма обладает высокой электропроводностью и сильно взаимодействует с электрическими и магнитными полями. Плазма — самое распространённое состояние вещества во Вселенной (звёзды, межзвёздная среда), а на Земле она существует в виде молний, полярных сияний и создаётся искусственно для различных технологических применений.

Ответ: Плазма — это ионизированный газ, состоящий из ионов, электронов и нейтральных частиц, который в целом электронейтрален и характеризуется коллективным поведением своих частиц.

4. Какие причины могут вызывать несамостоятельный электрический разряд?
Несамостоятельный электрический разряд — это вид электрического тока в газе, который существует только под действием внешнего ионизатора. Ионизатор — это внешний фактор, который создаёт в газе свободные носители заряда (электроны и ионы), необходимые для поддержания тока. Если убрать ионизатор, разряд прекратится, так как внутренние процессы в газе (при данных условиях) неспособны генерировать достаточное количество зарядов для его самостоятельного поддержания.
Причинами, вызывающими несамостоятельный разряд, являются различные виды внешних ионизирующих воздействий:
1. Коротковолновое электромагнитное излучение. Облучение газа ультрафиолетовыми, рентгеновскими или гамма-лучами. Фотоны этого излучения обладают достаточной энергией, чтобы при поглощении выбивать электроны из атомов газа (фотоионизация).
2. Потоки частиц высокой энергии. Бомбардировка газа быстрыми частицами, такими как альфа- и бета-частицы (испускаемые радиоактивными веществами), протоны или космические лучи. Пролетая через газ, эти частицы сталкиваются с атомами и ионизируют их.
3. Нагревание газа до высокой температуры. Например, внесение в газовый промежуток пламени свечи или горелки. За счёт термической ионизации (см. вопрос 2) в газе образуются ионы и электроны.
Таким образом, для возникновения и поддержания несамостоятельного разряда необходимо непрерывное действие одного из этих внешних факторов.

Ответ: Несамостоятельный электрический разряд могут вызывать внешние ионизаторы: коротковолновое излучение (ультрафиолетовое, рентгеновское), потоки заряженных частиц (от радиоактивных источников, космические лучи) или сильный нагрев газа (пламя).