Mitä on plasma?

Termi ”plasma” voi tarkoittaa monia asioita: (Wiktionary Source)

plasma (monikko plasmat tai plasmata)

  1. (fysiikka) Osittain ionisoituneesta kaasusta koostuva aineen olomuoto
  2. (hematologia) Veren tai imunesteen kirkas komponentti, joka sisältää fibriiniä
  3. (hematologia) Veriplasma, vapaa suspendoituneista soluista, käytetään verensiirroissa
  4. (mineralogia) Vihreän kvartsin lajike, jota käytettiin muinoin kaiverrettujen koristeiden valmistukseen.
  5. (lääketiede, päivätty) Tärkkelyksen ja glyseriinin seos, jota käytetään voiteiden korvikkeena.
  6. (tietokonegrafiikka, demoscene) Visuaalinen efekti, jossa vaihtuvien värien syklit vääristetään eri tavoin, jotta saadaan aikaan illuusio nestemäisen orgaanisen liikkeen vaikutelmasta.

Valoimmassa osassa tunnettua maailmankaikkeutta on plasmatilaa: tähdet (kuten aurinko), salamoita jne. Lähde Plasman ytimen lämpötila vaihtelee 11 000° – 14 500° Fahrenheitin välillä, mikä rajoittaa sen sovellettavia käyttötarkoituksia. Ionisoituneena kaasuna plasman elektronitiheyttä tasapainottavat positiiviset ionit, ja se sisältää riittävästi sähköisesti varattuja hiukkasia, jotka vaikuttavat sen sähköisiin ominaisuuksiin ja käyttäytymiseen.

Keskitymme edellä luetellun ensimmäisen määritelmän matalaenergiseen versioon: aineen neljänteen tilaan. Kaasut muuttuvat plasmaksi, kun ne saavuttavat lämpölämpötilan ja ionisoituvat.

Plasmapurkauksia esiintyy monenlaisissa olosuhteissa. Niiden erityisominaisuudet riippuvat useista parametreista, kuten paineesta, lämpötilasta ja tiheydestä. Plasmakaasun lämpötila riippuu suurelta osin hiukkasten keskimääräisistä energioista ja niiden vapausasteista (translaatio-, rotaatio-, värähtely- ja elektroniset). Tällaiset energiat saavutetaan elektroni-elektroni törmäyksillä ja elektronien törmäyksillä raskaiden hiukkasten kanssa, mikä johtaa raskaiden hiukkasten ionisoitumiseen. Törmäysten taajuudesta riippuen plasman komponenttien (elektronien ja raskaiden hiukkasten) energia (ja siten lämpötila) voi olla erilainen. Tämän seurauksena plasma voi olla epätasapainotilassa.

Ei-terminen plasma vs. tavanomainen terminen plasma

Ei-terminen plasma (NTP) puolestaan voi vaihdella huoneenlämpötilasta yli 4500° Fahrenheitin lämpötilaan. NTP:tä voidaan käyttää kemiallisten reaktioiden katalysaattorina ja ”hallittuna” lämpöarvona millisekunneissa. NTP-sovellukset keskittyvät energian, lääketieteen, ympäristönvalvonnan, 3D-tulostuksen, teollisuuden ja maatalouden

aloille, kuten plasmatelevisioihin ja metallinleikkauspolttimiin.

NTP:ssä elektronilämpötila on korkein (yleensä 10 000 K tai 1 eV); rotaatioherkistymislämpötila, ionilämpötila ja raskaiden hiukkasten lämpötila ovat sen sijaan melko alhaisia (huoneenlämpötila). Tällaisissa olosuhteissa korkeaenergiset elektronit johtavat aktiivisten kemiallisten lajien ja radikaalien, kuten atomihapen (O) ja hydroksyylin (OH), sekä elektronisesti kiihdytetyn hapen (OiAG) muodostumiseen. Nämä plasmassa syntyvät radikaalit ja ionit käyttäytyvät kuin katalyytit ja osallistuvat ketjureaktioihin, jotka edistävät tai nopeuttavat reaktiopolkuja. Sitä vastoin termiselle plasmalle on usein ominaista lämpötilatasapaino. Siksi kaikkien energiatasojen ja komponenttien lämpötila on lähes sama. Termisessä plasmassa joule-lämmitysvaikutus johtaa korkeaan kaasun lämpötilaan. Termisissä plasmoissa energiaa käytetään koko kaasun lämmittämiseen, ja lämpötilat ovat usein 10 000- 100 000 K (10-100 elektronivolttia (eV)).

Vastaa

Sähköpostiosoitettasi ei julkaista.