Физика өте қызықты ғылым. Онда кейде біз естіген, бірақ нақты түсініксіз ұғымдар бар. Ал бүгінде, жоғары технология дамыған заманда плазма, басқаша айтқанда, иондалған газ деген ұғым жиі сырғып барады. Бұл сөзді естіген көпшілік қорқып, оның мағынасын білуге тырыспайды. Бірақ бәрі өте қарапайым, бұл мақалада біз иондалған газдың не екенін және оның қандай қасиеттері бар екенін айтамыз.
Сізге егжей-тегжейлі және жан-жақты ақпарат бермес бұрын тарихқа қысқаша шолу жасайық.
Тарих
Плазманы немесе материяның төртінші күйін 1879 жылы Уильям Крукс вольттық доғаға қатысты эксперименттер кезінде ашты. Кейіннен плазма физикасы деп аталатын тұтас ғылым құрылды. Бүкіл ғылым қайдан пайда болды және ол не үшін қажет? Мәселе мынада, плазманы зерттеу ғылым мен техниканың әртүрлі салаларында үлкен қолданыс тапты. Бірақ бұл туралы сәл кейінірек айтатын боламыз. Ал енді «иондалған газ» ұғымының мәні туралы аздап.
Плазма дегеніміз не?
Бұл сөз орыс тіліне грек тілінен енген. Ол «қалыптастырылған», «жасалған» дегенді білдіреді. Және бұл бос сөздер емес. Қалайкәдімгі газ өзі орналасқан жерде (су сияқты) ыдыс түрін алатыны белгілі. Сондықтан да ол бейберекет, айқын нысаны жоқ. Дегенмен, плазма мүлдем басқаша. Оны материяның төртінші күйі деп атайтыны таңқаларлық емес. Ол өзінің ерекше қасиеттерімен барлық басқа мемлекеттерден түбегейлі ерекшеленеді. Өйткені, плазманы құрайтын барлық атомдар оң немесе теріс зарядқа ие.
Плазма қалай алынатыны және қай жерде қолданылатыны туралы айтпас бұрын, плазма физикасы теориясының аспектілерін талдап көрейік, өйткені ол бізге әрі қарай баяндау үшін өте пайдалы болады.
Плазма теориясы
Мектептегі химия курсында көп уақыт ерітінділерге және олардың құрамындағы бөлшектерге арналады. Бұл зарядталған бөлшектердің бірегей қасиеттері бар және әртүрлі «еріген зат-еріткіш» жүйелерінің көптеген физикалық және химиялық сипаттамаларын анықтайды. Алайда иондар (ерітіндідегі зарядталған бөлшектер) тек су ортасында ғана емес.
Белгілі болғандай, газ ионданып, оң немесе теріс зарядты атомдар түзе алады. Бұл сыртқы күштердің әсерінен атомнан электронды шығару процесінде болуы мүмкін. Шығарылған электрон басқа атомға соғылып, басқа электронды «қағып кетуі» мүмкін. Бірақ кері жағдай да болуы мүмкін: электрон ионға ұшып, қайтадан бейтарап атомды құра алады. Және бұл процестердің барлығы плазмада үнемі жүреді. Оны қолдайтын сыртқы күштер болмаған кезде ол өте тұрақсыз.
Плазма негізінен өте қарапайым әдіспен, әрқайсымызға үйде қол жетімді: газды жоғары вольтты электр доғасынан өткізу арқылы алынады. Доғаның температурасы неғұрлым жоғары болса, соғұрлым біз шығыста қыздырылған плазманы аламыз. Оның контактілеріндегі кернеу неғұрлым жоғары болса, соғұрлым иондалған газ одан кейін алынады.
Плазманы да бірнеше түрге бөлуге болады. Плазма (иондалған газ) деген не екенін келесі бөлімде білесіз.
Плазма түрлері
Шығу тегі бойынша иондалған газды жасанды және табиғи деп бөлуге болады. Бірінші көзқараспен бәрі түсінікті, адам плазманы оңай жасайды және оны өз мақсаттары үшін пайдаланады (мысалы, неон шамдары, лазерлер, басқарылатын термоядролық синтез). Ал плазманың қандай түрі табиғатта кездеседі? Оның ең танымал көрінісі - найзағай.
Иондалған газға солтүстік шамдар сияқты құбылысты да жатқызуға болады, оны Жердің барлық тұрғындары байқау бақытына ие бола бермейді. Сондай-ақ, ғарыш кеңістігінде болатын күн желі материяның төртінші күйі болып табылады. Егер плазманы кеңірек мағынада қарастырсақ, бүкіл ғарыш кеңістігі оған тиесілі болып шығады.
Плазманы температурасы бойынша да бөлуге болады. Өздеріңіз білетіндей, газ неғұрлым ыстық болса, соғұрлым ондағы молекулалардың қозғалысы белсендірек және оның энергиясы жоғары болады. Плазма да газ болғандықтан, бұл мәлімдемелер ол үшін де дұрыс. Осылайша, иондалған газдың температурасы қандай болғандықтан, ол ыстық (температурамиллион К және одан жоғары) және суық (тиісінше, температура миллион К-ден аз).
Тағы бір көрсеткіш бар – иондану дәрежесі. Ол плазмадағы атомдардың қанша пайызы иондарға ыдырағанын көрсетеді. Бұл көрсеткіш бойынша жоғары иондалған газ және төмен иондалған газ бөлінеді. Ол сондай-ақ жалпы қабылданған классификациялардың біріне кіреді.
Қорытынды
Плазманы түсіну соншалықты қиын нәрсе емес. Қиындықтар оны тереңірек зерттеуден басталады. Бірақ кез келген нәрсеге осылай қарауға болады. Біз бұл ұғымның мәнін барынша егжей-тегжейлі түсіндіру үшін математикалық есептеулерге арнайы тоқталған жоқпыз. Физика - өте қызықты ғылым, және ол бізді барлық жерде және барлық жерде қоршап тұрғандықтан ғана оны зерттеу керек. Біздің мақала осыны дәлелдеуге арналған, өйткені плазма айналамызда бар, тек кейде біз онымен байланысты құбылыстардың терең мәнін түсінбей жатамыз.
