Плазменное состояние - вещество
Cтраница 3
Среди множества радиационных процессов, происходящих в ионизованном газе, я выбрал только связанные с изменениями внешних движений электронов, ионов и атомов плазмы. Именно такие процессы характеризуют плазменное состояние вещества. Не рассматриваются переходы, вызванные изменением внутренней структуры ионов и атомов. Так, в случае испускания и поглощения не рассматриваются атомные линейчатые спектры или молекулярные полосатые спектры. [31]
Большое значение в развитии радиосвязи и радиовещания имеют электрические свойства атмосферы. Первый из электрических слоев, характеризующийся плазменным состоянием вещества, находится на высоте 130 км и имеет в толщину всего 15 - 25 км. Способность этого слоя отражать радиоволны коротковолнового диапазона делает возможной прямую радиосвязь по всей планете. Слой стабилен, что и обеспечивает надежность коротковолновой связи. Второй электрический слой расположен на высоте 150 - 300 км. Его особенность - переменная плотность плазмы, которая иногда увеличивается у границ слоя, оставляя между ними электрически неактивный слой. Средняя зона этого второго электрического слоя является наиболее удобной трассой для полета пилотируемых кораблей, так как в нем наименьший уровень радиопомех. Опыт советских и американских космических кораблей подтверждает это. Но в атмосфере существуют и своеобразные плавающие плазменные образования. Имеются они и в близких к Земле слоях атмосферы. Их наличие снижает надежность радиосвязи, являясь источником помех. [32]
Электромагнитная энергия радиочастот всех диапазонов волн находит широкое применение во всех областях науки и техники. Она используется в промышленности для индукционной и диэлектрической термообработки материалов, для получения плазменного состояния вещества; применяется в радиосвязи и радиовещании, в телевидении, радиолокации; радиометеорологии и астрономии, радионавигации, в медицине. Установки, генерирующие электромагнитную энергию, излучают в окружающее пространство электромагнитные волны. [33]
В книге сделана попытка систематизировать, обобщить и изложить с единой точки зрения теоретический и экспериментальный материал, относящийся к этой новой области науки. Мы старались обсудить здесь возможно более широкий круг вопросов, где неидеальность проявляется наиболее рельефно именно в плазменном состоянии вещества. [34]
В зависимости от условий окружающей среды и в первую очередь от температуры и давления химические вещества могут находиться в различных агрегатных состояниях. Эти агрегатные состояния отличаются друг от друга величиной и природой сил, действующих между частицами, а также характером движения самих частиц. Различают твердое, жидкое, газообразное и плазменное состояния веществ. [35]
 |
Дуговые плазменные горелки. [36] |
Для плазменной сварки в качестве источника нагрева используют сжатую дугу. Установлено, что плазменное состояние вещества представляет собой источник огромной энергии. В этом случае вещество, перешедшее из газообразного состояния в состояние плазмы, имеет температуру порядка нескольких десятков миллионов градусов. [37]
В плазме электрического разряда образуются ионы среды и материала электродов. Доля последних в общем балансе частиц зависит от физических свойств вещества электродов, формы разряда и его параметров. В зависимости от целей практического использования плазменного состояния вещества преобладание электродного компонента желательно, в других случаях его присутствие оказывается вредным. Электродный компонент может играть существенную роль в кинетике и механизме химических реакций при электрическом разряде как катализатор или как фактор, препятствующий протеканию реакции. Поэтому изучение механизма поступления вещества электродов в плазму разряда и особенно нахождение способов управления ходом этого процесса представляет собой актуальную задачу. [38]
При температуре, превышающей потенциалы ионизации атомов, все вещества находятся в плазменном состоянии. При понижении температуры и достаточно низкой плотности неупорядоченное плазменное состояние вещества из разделенных зарядов энергетически становится невыгодным: более низкой энергией обладает газовая фаза, состоящая из нейтральных атомов и молекул. [39]
Особую разновидность плазмы представляет ионосфера Земли. Ионизация происходит здесь в основном под действием ультрафиолетового излучения Солнца. Таким образом, в масштабах космического пространства господствующим является плазменное состояние вещества, все три другие агрегатные состояния являются исключением. [40]
В XX веке физики обнаружили, что наряду с тремя известными агрегатными состояниями вещества-твердым, жидким и газообразным - существует четвертое состояние, названное плазмой. Плазма представляет собой газ, в котором ионизирована значительная часть молекул. Для поддержания плазменного состояния вещества необходима некоторая определенная достаточно высокая концентрация заряженных частиц. Под действием хаотического теплового движения частиц легкие электроны стремятся уйти за пределы объема, занимаемого плазмой. Этому выходу противодействуют силы электрического поля, возникающие между вылетевшими электронами и оставшимися избыточными положительными ионами. Только при достаточной концентрации частиц эти силы создают потенциальный барьер на границах плазмы, способный удержать электроны от вылета из плазмы и поддерживающий тем самым плазменное состояние вещества с ее свойством квазинейтральности. [41]
Источниками энергии высокой и ультравысокой частоты являются ламповые генераторы. Рабочим элементом при индукционном нагреве является плавильный или закалочный контур ( индуктор), при диэлектрическом нагреве - пластины конденсаторов. Индукционный нагрев используется для высокочастотной плавки металла, термообработки заготовок, деталей элементов электровакуумных приборов, металлических изделий. Энергия электромагнитных полей индуктора применяется для получения плазменного состояния вещества. [42]
 |
Схема рекомбинации положительного иона с электроном ( а и отрицательным ионом ( б. [43] |
Чтобы вещество оставалось в состоянии плазмы, нужна достаточно высокая концентрация заряженных частиц. Легкие электроны под действием теплового движения стремятся выйти за пределы объема плазмы. Выходу их препятствуют силы электрического поля между электронами и оставшимися положительными ионами, создавая на границе плазмы барьер. Возникновение такого барьера и удерживает электроны от вылета из плазмы и тем самым поддерживает плазменное состояние вещества. [44]
За последнее время в связи с проблемой мирного использования энергии термоядерных реакций много внимания уделяется четвертому состоянию вещества - плазме. Например, обычный дуговой разряд между медными электродами представляет собой плазму, состоящую из свободных электронов, однократно ионизированных, и нейтральных атомов меди. Солнце и звезды представляют собой идеальную плазму. Плазма состоит из электронов и оголенных ядер и имеет температуру, измеряемую десятками и сотнями миллионов градусов. Плазменное состояние вещества значительно сложнее для исследования, чем первые три агрегатных состояния, поскольку в нем главную роль играют электрические и магнитные силы. Последние являются причиной самоорганизации плазмы в тела - плазмоиды, изучение природы которых представляют собой проблему первостепенной важности. [45]
Страницы: 1 2 3 4