2019-03-29 00:07:03
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物质第四态物质第四态-等离子体(plasma) 所谓等离子体就是被激发电离气体,达到一定的电离度(>10-x),气体处于导电状态,这种状态的电离气体就表现出集体行为,即电离气体中每一带电粒子的运动都会影响到其周围带电粒子,同时也受到其他带电粒子的约束。由于电离气体整体行为表现出电中性,也就是电离气体内正负电荷数相等,称这种气体状态为等离子体态。由于它的独特行为与固态、液态、气态都截然不同,故称之为物质第四态。 等离子体的研究是探索并揭示物质“第四态”―等离子体状态下的性质特点和运行规律的一门学科。等离子体的研究主要分成高温和低温等离子体两大方面。 高温等离子体中的粒子温度高达上千万以至上亿度,是为了使粒子有足够的能量相碰撞,达到核聚变反应。低温等离子体中的粒子温度也达上千乃至数万度,可使分子、原子离解、 电离、化合等。可见低温等离子体温度并不低,所谓低温,仅是相对高温等离子体的高温而言。高温等离子体主要应用于能源领域的可控核聚变,低温等离子体则是应用于科学技术和工业的许多领域。高温等离子体的研究已有半个世纪的历程,现正接近聚变点火的目标;而低温等离子体的研究与应用,只是在近年来才显示出强大的生命力,并正处于蓬勃的发展时期。 液晶态,物质在熔融状态或在溶液状态下虽然获得了液态物质的流动性,但在材料内部仍然保留有分子排列的一维或二维有序,在物理性质上表现出各向异性。这种兼有晶体和液体部分性质的状态称为液晶态,处于这种状态下的物质叫液晶。 它们的区别是,等离子态比液晶态更加的细小化,具有与其他3种不同的特质。而液晶态只是其他3种的变相结合态。 等离子体等离子体(Plasma)是一种由自由电子和带电离子为主要成分的物质形态,广泛存在于宇宙中,常被视为是物质的第四态,被称为等离子态,或者“超气态”,也称“电浆体”。等离子体具有很高的电导率,与电磁场存在极强的耦合作用。等离子体是由克鲁克斯在1879年发现的,1928年美国科学家欧文·朗缪尔和汤克斯(Tonks)首次将“等离子体”(plasma)一词引入物理学,用来描述气体放电管里的物质形态[1]。严格来说,等离子体是具有高位能动能的气体团,等离子体的总带电量仍是中性,借由电场或磁场的高动能将外层的电子击出,结果电子已不再被束缚于原子核,而成为高位能高动能的自由电子。 等离子体是物质的第四态,即电离了的“气体”,它呈现出高度激发的不稳定态,其中包括离子(具有不同符号和电荷)、电子、原子和分子。其实,人们对等离子体现象并不生疏。在自然界里,炽热烁烁的火焰、光辉夺目的闪电、以及绚烂壮丽的极光等都是等离子体作用的结果。对于整个宇宙来讲,几乎99.9%以上的物质都是以等离子体态存在的,如恒星和行星际空间等都是由等离子体组成的。用人工方法,如核聚变、核裂变、辉光放电及各种放电都可产生等离子体。分子或原子的内部结构主要由电子和原子核组成。在通常情况下,即上述物质前三种形态,电子与核之间的关系比较固定,即电子以不同的能级存在于核场的周围,其势能或动能不大。 等离子体由离子、电子以及未电离的中性粒子的集合组成,整体呈中性的物质状态. 普通气体温度升高时,气体粒子的热运动加剧,使粒子之间发生强烈碰撞,大量原子或分子中的电子被撞掉,当温度高达百万开到1亿开,所有气体原子全部电离.电离出的自由电子总的负电量与正离子总的正电量相等.这种高度电离的、宏观上呈中性的气体叫等离子体. 等离子是什么?等离子体的性质 等离子态常被称为“超气态”,它和气体有很多相似之处,比如:没有确定形状和体积,具有流动性,但等离子也有很多独特的性质。 [编辑] 电离 等离子体和普通气体的最大区别是它是一种电离气体。由于存在带负电的自由电子和带正电的离子,有很高的电导率,和电磁场的耦合作用也极强:带电粒子可以同电场耦合,带电粒子流可以和磁场耦合。描述等离子体要用到电动力学,并因此发展起来一门叫做磁流体动力学的理论。 组成粒子 和一般气体不同的是,等离子体包含两到三种不同组成粒子:自由电子,带正电的离子和未电离的原子。这使得我们针对不同的组分定义不同的温度:电子温度和离子温度。轻度电离的等离子体,离子温度一般远低于电子温度,称之为“低温等离子体”。高度电离的等离子体,离子温度和电子温度都很高,称为“高温等离子体”。 相比于一般气体,等离子体组成粒子间的相互作用也大很多。 [编辑] 速率分布 一般气体的速率分布满足麦克斯韦分布,但等离子体由于与电场的耦合,可能偏离麦克斯韦分布。 物质第四态-等离子体(plasma) 所谓等离子体就是被激发电离气体,达到一定的电离度(>10-x),气体处于导电状态,这种状态的电离气体就表现出集体行为,即电离气体中每一带电粒子的运动都会影响到其周围带电粒子,同时也受到其他带电粒子的约束。由于电离气体整体行为表现出电中性,也就是电离气体内正负电荷数相等,称这种气体状态为等离子体态。由于它的独特行为与固态、液态、气态都截然不同,故称之为物质第四态。 等离子体的研究是探索并揭示物质“第四态”―等离子体状态下的性质特点和运行规律的一门学科。等离子体的研究主要分成高温和低温等离子体两大方面。 高温等离子体中的粒子温度高达上千万以至上亿度,是为了使粒子有足够的能量相碰撞,达到核聚变反应。低温等离子体中的粒子温度也达上千乃至数万度,可使分子、原子离解、 电离、化合等。可见低温等离子体温度并不低,所谓低温,仅是相对高温等离子体的高温而言。高温等离子体主要应用于能源领域的可控核聚变,低温等离子体则是应用于科学技术和工业的许多领域。高温等离子体的研究已有半个世纪的历程,现正接近聚变点火的目标;而低温等离子体的研究与应用,只是在近年来才显示出强大的生命力,并正处于蓬勃的发展时期。 |