Номер 2, страница 404 - гдз по физике 10 класс учебник Мякишев, Буховцев

Вопросы к параграфу. Параграф 121. Плазма. Глава 16. Электрический ток в различных средах - номер 2, страница 404.

Условие.

Решение.

Решение 3.

Плазма — это ионизированный газ, который считается четвертым агрегатным состоянием вещества. Она состоит из положительно заряженных ионов и свободных электронов, а также может содержать нейтральные атомы или молекулы. Чтобы получить плазму из нейтрального газа, необходимо сообщить его частицам энергию, достаточную для ионизации, то есть для отрыва одного или нескольких электронов от атомов.

Существует несколько основных способов получения плазмы:

Термическая ионизация

Этот способ заключается в нагреве газа до очень высоких температур. При повышении температуры средняя кинетическая энергия частиц газа возрастает. Когда эта энергия становится сопоставимой с энергией ионизации атомов, их столкновения приводят к отрыву электронов. Этот процесс называется термической ионизацией. Такой механизм преобладает в звездах, включая наше Солнце, где температура в ядре достигает миллионов кельвинов. В лабораторных условиях термическую ионизацию используют в установках для управляемого термоядерного синтеза, а также в плазмотронах для резки и сварки металлов.

Электрическая ионизация (газовый разряд)

Этот метод основан на приложении к газу сильного электрического поля. В любом газе всегда есть небольшое количество свободных заряженных частиц (ионов и электронов), образовавшихся под действием, например, космического излучения. Электрическое поле ускоряет эти частицы. При столкновении с нейтральными атомами ускоренные электроны могут ионизировать их, выбивая новые электроны. Этот процесс называется ударной ионизацией. Новые электроны также ускоряются полем и ионизируют другие атомы, что приводит к лавинообразному нарастанию числа заряженных частиц и возникновению газового разряда. Примерами служат молния в атмосфере, свечение в люминесцентных и неоновых лампах, плазма в дуговых печах и плазменных панелях телевизоров.

Фотоионизация (ионизация излучением)

Ионизация может быть вызвана поглощением атомом фотона (кванта электромагнитного излучения). Если энергия фотона $E = h\nu$ (где $h$ — постоянная Планка, $\nu$ — частота излучения) больше или равна энергии ионизации атома, то электрон может покинуть атом. Для этого требуется коротковолновое излучение, такое как ультрафиолетовое, рентгеновское или гамма-излучение. В природе фотоионизация играет ключевую роль в формировании ионосферы Земли под воздействием жесткого излучения Солнца. В лабораториях и технике для создания плазмы этим методом используют мощные лазеры, фокусируя их излучение на веществе.

Ответ:

Плазму получают путем ионизации газа, то есть сообщения его атомам или молекулам энергии, достаточной для отрыва электронов. Основными способами являются:

1. Нагрев (термическая ионизация): повышение температуры газа до тысяч или миллионов градусов, что приводит к ионизации при столкновениях частиц (пример: Солнце, звезды).

2. Газовый разряд (электрическая ионизация): приложение сильного электрического поля к газу, что вызывает лавину ионизирующих столкновений (пример: молния, люминесцентные лампы).

3. Облучение (фотоионизация): воздействие на газ высокоэнергетическим электромагнитным излучением, таким как ультрафиолет или рентген (пример: ионосфера Земли, лазерное создание плазмы).