Номер 6, страница 229 - гдз по физике 10 класс учебник Громыко, Зенькович

6. Что такое плазма? Как её можно получить?

Что такое плазма?

Плазма — это одно из четырёх фундаментальных агрегатных состояний вещества, наряду с твёрдым телом, жидкостью и газом. Часто её называют «четвёртым состоянием вещества». Плазма представляет собой частично или полностью ионизированный газ, состоящий из смеси положительно заряженных ионов, свободных электронов и нейтральных частиц (атомов или молекул).

Ключевой особенностью плазмы является её квазинейтральность — суммарный электрический заряд плазмы близок к нулю, так как концентрации положительных и отрицательных заряженных частиц примерно равны. Однако, в отличие от обычного газа, наличие свободных зарядов придаёт плазме уникальные свойства:

• Высокая электропроводность.
• Сильное взаимодействие с электрическими и магнитными полями, что позволяет управлять её движением.
• Коллективные эффекты, при которых частицы взаимодействуют друг с другом на больших расстояниях через электромагнитные силы.

Плазма является самым распространённым состоянием вещества во Вселенной (более 99% видимого вещества). Из неё состоят звёзды (включая наше Солнце), галактические туманности, межзвёздная среда. В земных условиях плазма встречается в природе в виде молний и полярных сияний, а также создаётся искусственно для использования в технологиях: в плазменных телевизорах, люминесцентных лампах, при плазменной резке металлов и в установках для исследований в области управляемого термоядерного синтеза.

Ответ: Плазма — это ионизированный квазинейтральный газ, состоящий из ионов, электронов и нейтральных частиц, обладающий высокой электропроводностью и способностью взаимодействовать с электромагнитными полями.

Как её можно получить?

Чтобы получить плазму, необходимо сообщить газу достаточно энергии для ионизации его атомов или молекул, то есть для отрыва от них внешних электронов. Этот процесс может быть осуществлён несколькими способами.

1. Термическая ионизация. Газ нагревается до очень высоких температур (тысячи или миллионы градусов). При такой температуре кинетическая энергия частиц становится настолько большой, что их столкновения приводят к выбиванию электронов из атомных оболочек.

   • Примеры: плазма внутри звёзд, пламя, электрическая дуга.

2. Ионизация в электрическом поле (газовый разряд). К газу прикладывается сильное электрическое поле. Это поле ускоряет уже имеющиеся в небольшом количестве свободные электроны. При столкновении с нейтральными атомами эти быстрые электроны ионизируют их, создавая новые электроны и ионы. Процесс приобретает лавинообразный характер, и газ превращается в плазму.

   • Примеры: молния, свечение в неоновых и люминесцентных лампах, плазменные резаки.

3. Фотоионизация. Газ облучается мощным потоком фотонов высокой энергии (ультрафиолетовое, рентгеновское или гамма-излучение). Атом, поглотивший такой фотон, получает достаточно энергии для отрыва электрона.

   • Примеры: образование ионосферы Земли под действием солнечного излучения, плазма, создаваемая мощными лазерами.

Ответ: Плазму можно получить путём сообщения газу энергии, достаточной для его ионизации. Основные способы — это сильный нагрев (термическая ионизация), создание электрического разряда (газовый разряд) или облучение газа высокоэнергетическим излучением (фотоионизация).