تعريف البلازما
- البلازما هي حالة من المواد حيث يتم تنشيط طور الغاز حتى لم تعد الإلكترونات الذرية مرتبطة بأي نواة ذرية معينة.
- تتكون البلازما من أيونات موجبة الشحنة وإلكترونات غير منضمة.
- يمكن إنتاج البلازما إما عن طريق تسخين الغاز حتى يتم تأينه أو عن طريق إخضاعه لحقل كهرومغناطيسي قوي.
- يأتي مصطلح البلازما من كلمة يونانية تعني مادة هلامية أو قابلة للنمو.
- تم تقديم الكلمة في العشرينات من القرن الماضي بواسطة الكيميائي ايرفينج لانجموير.
- تعتبر البلازمة واحدة من الحالات الأربع الأساسية للمادة ، إلى جانب المواد الصلبة والسوائل والغازات. في حين أن الحالات الثلاث الأخرى للمادة تصادف عادة في الحياة اليومية ، إلا أن البلازما نادرة نسبيًا.
أمثلة على البلازما
- كرة البلازما هي مثال نموذجي على البلازما وكيف تتصرف. تم العثور على البلازما أيضًا في مصابيح النيون ، شاشات البلازما ، مشاعل اللحام بالقوس ، وملفات تسلا. تشمل الأمثلة الطبيعية للبلازما البرق الشفق ، الأيونوسفير ، حريق سانت إلمو ، الشرر الكهربائي. على الرغم من عدم رؤيته غالبًا على الأرض ، فإن البلازما هي أكثر أشكال المادة وفرة في الكون (باستثناء ربما المادة المظلمة).
- تتكون النجوم والداخلية للشمس والرياح الشمسية والهالة الشمسية من بلازما مؤينة بالكامل. المتوسطة بين النجوم والمتوسطة بين المجرات تحتوي أيضا على البلازما.
خصائص البلازما
- بمعنى ما ، يشبه البلازما غازًا حيث أنه يتحمل شكل وحجم الحاوية الخاصة به.ومع ذلك ، فإن البلازما ليست خالية من الغاز لأن جزيئاتها مشحونة كهربائيا.
- تجذب الشحنات المقابلة بعضها البعض ، مما يؤدي في كثير من الأحيان إلى الحفاظ على شكل أو تدفق عام للبلازما.
- الجسيمات المشحونة تعني أيضًا أن البلازما قد تتشكل أو تحتوى على حقول مغناطيسية وكهربائية.
- يكون البلازما عادةً عند ضغط أقل بكثير من الغاز.
أنواع البلازما
- البلازما هي نتيجة تأين الذرات. نظرًا لأنه من الممكن تأين كل الذرات أو جزء منها ، فهناك درجات مختلفة من التأين. يتم التحكم في مستوى التأين بدرجة الحرارة ، حيث تزيد درجة الحرارة من درجة التأين. المسألة التي فيها 1٪ فقط من الجزيئات يمكن أن تظهر خصائص البلازما ، ولكن لا تكون بلازما.
- يمكن تصنيف البلازما على أنها "ساخنة" أو "مؤينة بالكامل" إذا كانت جميع الجزيئات مؤينة تقريبًا أو "باردة" أو "مؤينة بشكل كامل" إذا تم تأين جزء صغير من الجزيئات. لاحظ أن درجة حرارة البلازما الباردة قد تكون ساخنة بدرجة لا تصدق (بآلاف درجات مئوية)!
- هناك طريقة أخرى لتصنيف البلازما وهي حرارية أو غير جلدية. في البلازما الحرارية ، تكون الإلكترونات والجزيئات الأثقل في حالة توازن حراري أو في نفس درجة الحرارة. في البلازما غير الجلدية ، تكون الإلكترونات في درجة حرارة أعلى بكثير من الأيونات والجزيئات المحايدة (التي قد تكون في درجة حرارة الغرفة).
اكتشاف البلازما
تم تقديم أول وصف علمي للبلازما من قبل السير ويليام كروكس في عام 1879 ، في إشارة إلى ما أسماه "المادة المشعة" في أنبوب شعاع الكاثود. عالم الفيزياء البريطاني السير جيه جيه دفعته تجارب طومسون لأنبوب أشعة الكاثود إلى اقتراح نموذج ذري تتألف فيه الذرات من إيجابيات (بروتونات) وجسيمات ذرية سالبة الشحنة.