Агрегатные состояния вещества

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4.Четвёртоесостояниевещества–плазма

Плазма(отгреч. plбsma - вылепленное, оформленное), частичноилиполностьюионизованныйгаз, вкоторомплотностиположительныхиотрицательныхзарядовпрактическиодинаковы. Придостаточносильномнагреваниилюбоевеществоиспаряется, превращаясьвгаз. Еслиувеличиватьтемпературуидальше, резкоусилитсяпроцесстермическойионизации, т. е. молекулыгазаначнутраспадатьсянасоставляющиеихатомы, которыезатемпревращаютсявионы. Ионизациягаза, крометого, можетбытьвызванаеговзаимодействиемсэлектромагнитнымизлучением (фотоионизация) илибомбардировкойгазазаряженнымичастицами.

Свободныезаряженныечастицы - особенноэлектроны - легкоперемещаютсяподдействиемэлектрическогополя. ПоэтомувсостоянииравновесияпространственныезарядывходящихвсоставП. отрицательныхэлектроновиположительныхионовдолжныкомпенсироватьдругдругатак, чтобыполноеполевнутриП. былоравнонулю. ИменноотсюдавытекаетнеобходимостьпрактическиточногоравенстваплотностейэлектроновиионоввП.- её "квазинейтральности". Нарушениеквазинейтральностивобъёме, занимаемомП., ведёткнемедленномупоявлениюсильныхэлектрическихполейпространственныхзарядов, тутжевосстанавливающихквазинейтральность. СтепеньюионизацииП. a называетсяотношениечислаионизованныхатомовкполномуихчислувединицеобъёмаП. Взависимостиотвеличины a говорятослабо, сильноиполностьюионизованнойП.

Термин "Плазма" вфизикебылвведёнв 1923 американскимучёнымиИ. ЛенгмюромиЛ. Тонксом, проводившимизондовыеизмерения (см. ниже) параметровнизкотемпературнойгазоразряднойП. КинетикаП. рассматриваласьвработахЛ. Д. Ландаув 1936 и 1946 иА. А. Власовав 1938.В 1942 Х. АльфвенпредложилуравнениямагнитнойгидродинамикидляобъяснениярядаявленийвкосмическойП. В 1950 И. Е. ТаммиА. Д. Сахаров, атакжеамериканскийфизикЛ. СпицерпредложилиидеюмагнитнойтермоизоляцииП. дляосуществленияУТС. В 50-70-егг. 20 в. изучениеП. стимулировалосьразличнымипрактическимиприменениямиП., развитиемастрофизикиикосмофизики (наблюдениекосмическойП. иобъяснениепроцессоввней) ифизикиверхнейатмосферыЗемли - особенновсвязисполётамикосмическихлетательныхаппаратов, атакжеинтенсификациейисследованийпопроблемеУТС.

ВрезкомотличиисвойствП. отсвойствнейтральныхгазовопределяющуюрольиграютдвафактора. Во-первых, взаимодействиечастицП. междусобойхарактеризуетсякулоновскимисиламипритяженияиотталкивания, убывающимисрасстояниемгораздомедленнее (т. е. значительноболее "дальнодействующими"), чемсилывзаимодействиянейтральныхчастиц. ПоэтойпричиневзаимодействиечастицвП. является, строгоговоря, не "парным", а "коллективным" - одновременновзаимодействуетдругсдругомбольшоечислочастиц. Во-вторых, электрическиеимагнитныеполяоченьсильнодействуютнаП. (втовремякаконивесьмаслабодействуютнанейтральныегазы), вызываяпоявлениевП. объёмныхзарядовитоковиобусловливаяцелыйрядспецифическихсвойствП. ЭтиотличияпозволяютрассматриватьП.какособое, четвёртоесостояниевещества.

П. называетсяидеальной, еслипотенциальнаяэнергиявзаимодействиячастицмалапосравнениюсихтепловойэнергией. Этоусловиевыполняется, когдачислочастицвсферерадиусаDвелико: N_D = (⁴/₃) pD³n>> 1. ВмолнииТ ~ 2 х 10⁴ К, n~ 2,5 Ч10¹⁹ (плотностьвоздуха) и, следовательно, D ~ 10^-7см,ноN_D ~¹/₁₀ТакуюП. называютслабонеидеальной.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Заключение

Подведемитогипроделаннойработы:

Газы – агрегатноесостояниевещества, вкоторомегочастицынесвязаныиливесьмаслабосвязанысиламивзаимодействияидвижутсясвободно, заполняявесьпредоставленныйимобъём. Веществовгазообразномсостоянииширокораспространеновприроде. ГазыобразуютатмосферуЗемли, взначительныхколичествахсодержатсявтвёрдыхземныхпородах, растворенывводеокеанов, морейирек.

Жидкость – агрегатноесостояниевещества, промежуточноемеждутвёрдымигазообразнымсостояниями. Ж., сохраняяотдельныечертыкактвёрдоготела, такигаза, обладает, однако, рядомтолькоейприсущихособенностей, изкоторыхнаиболеехарактерная - текучесть. Подобнотвёрдомутелу, Ж. сохраняетсвойобъём, имеетсвободнуюповерхность, обладаетопределённойпрочностьюнаразрывпривсестороннемрастяженииит. д.

Твёрдоетело – одноизчетырёхагрегатныхсостоянийвещества, отличающеесяотдр. агрегатныхсостоянийстабильностьюформыихарактеромтепловогодвиженияатомов, совершающихмалыеколебанияоколоположенийравновесия. Кристаллыхарактеризуютсядальнимпорядкомврасположенииатомов. Ваморфныхтелахдальнийпорядокотсутствует.

Плазма – частичноилиполностьюионизованныйгаз, вкоторомплотностиположительныхиотрицательныхзарядовпрактическиодинаковы. Придостаточносильномнагреваниилюбоевеществоиспаряется, превращаясьвгаз. Еслиувеличиватьтемпературуидальше, резкоусилитсяпроцесстермическойионизации, т. е. молекулыгазаначнутраспадатьсянасоставляющиеихатомы, которыезатемпревращаютсявионы.

 

 

 

 

Списокиспользованнойлитературы

 

1. АрцимовичЛ. А., Элементарнаяфизикаплазмы, 3 изд., М., 2002;
2. Франк-КаменецкийД. А., Лекциипофизикесостоянийвещества, М., 2003 (переиздание);
3. ФренкельЯ. И., Собраниеизбранныхтрудов, т. 3, М., 2001;
4. ФишерИ.3., Статистическаятеорияжидкостей, М., 2003;
5. Физикапростыхжидкостей. Экспериментальныеисследования, пер. сангл., М., 2002 [впечати].