Plazma asosiy tushuncha va harakteristikalar. Plazma oqimining moddalarga ta’siri reja

Plazma haqida tushuncha.

Fizika va kimyoda plazma (yun. plasso — „shakl quyaman“) atamasi ostida gazga o‘xshash, zarrachalari ionlashgan modda holati tushuniladi. Gazni qizdirish uning atom yoki molekulalarini ionlantirib, plazmaga aylantirishi mumkin^ Issiqlikdan tashqari kuchli elektromagnit maydoni (lazer yoki mikrotoMqin) yordamida ham plazma hosil qilish mumkin.

Plazma (yun. plasma — shakllangan) — to‘liq yoki kisman ionlashgan va har bir elementar hajmdagi elektron va ionlarning yig‘indi zaryadi nolga teng bo‘lgan gaz. Suyuqlikning gaz holatiga o‘tishi bug‘lanish, qattiq jismning gaz holatigao‘tishi sublimatsiya deb ataladi. Har qanday jism kuchli qizdirish natijasida gaz holatiga o‘tadi. Agar temperatura yanada oshirilsa, issiqlik energiyasi ta’sirida molekulalarning ionlarga ajralish jarayoni boshlanadi. Gazning ionlanishi turli vositalar yordamida, mas, yoritish, elektronlar yoki boshqa zarralar bilan bombardimon qilish natijasida ham sodir bo‘lishi mumkin.
Plazma hajm birligidagi ionlashgan atomlar sonining shu hajm birligidagi barcha atomlar soniga nisbati Plazmaning ionlanish darajasi a deyiladi. a ning qiymatiga qarab zaif, kuchli va to‘la ionlashgan Plazma bo‘ladi. Kosmos va Yer sharoitlarida, hozirgi zamon texnikasida Plazma holatidagi modda g‘oyat katta rol o‘ynaydi. Gazlardan tok o‘tish hodisalari, ya’ni gazlardagi razryadlar, yashin, uchqun, elektr yoyi kabi hodisalar Plazma bilan bog‘liq. Yer atmosferasining yuqori qatlami Quyosh va boshqa kosmik omillar ta’sirida zaif ionlashgan Plazma bo‘lib, ular quyosh shamoli kurinishida Yer magnitosferasi va ionosferasini tashkil qiladi. Quyosh va yuqori temperaturali yulduzlar to‘la ionlashgan Plazmadan iborat. Plazma zichligi (1 sm dagi elektron yoki ionlar soni) quyidagi qiymatlarga ega bo‘ladi: galaktik fazoda p ~ 10 , quyosh shamolida p ~ 10 , qattiq jismlarda p - 1O22. "Plazma" terminini fanga birinchi bo‘lib amerikalik olimlar I.Lengmyur va L.Tonks kiritgan (1923).
Umumiy holda Plazmani tashkil etuvchi elektronlar, ionlar va neytral atomlarning o‘rtacha kinetik energiyalari birbiridan farq qilishi mumkin. Bunday termodinamik muvozanatsiz holatdagi Plazmaga noizotermik Plazma deb ataladi. Mas, gaz razryadli Plazmada har bir elektronning o‘rtacha kinetik energiyasi ionnikiga qaraganda unlab marotaba katta bo‘ladi. Plazmaning muvozanatsiz holati razryad tokining energiyasi hisobiga saqlanib turishi mumkin. Ma’lumki, tashqi manba energiyasi asosan, elektronlar qabul qiladi. Elektron massasi ion yoki neytral zarra massasiga nisbatan bir necha ming marta kichik bo‘lganligi sababli, to‘qnashuvlar natijasida elektronlar energiyasining juda oz qismigina boshqa zarralarga o‘tishi mumkin. Elektronlar energiyasining kamayishi tashqi manba energiyasi hisobiga to‘ldirila boradi.
Shunday qilib, elektronlar, ionlar va neytral zarralarning har qaysisi o‘ziga xos o‘rtacha kinetik energiyaga, demak temperaturaga ega. Elektronlar temperaturasi Te, ionlar temperaturasi T: va neytral zarralar temperaturasi To orqali belgilanadi. Odatda Toga nisbatan T, kattaroq. Te esa ancha katta bo‘ladi.
Plazmani harakterlovchi eng muhim fizik kattalik Debay radiusidir, uning mohiyatini quyidagicha tushuntirish mumkin.
Agar plazma tarkibidagi biror q zaryadli zarra vakuumda bo‘lganida edi, uning o‘zidan g masofa uzoqlikdagi nuqtada hosil qilayetgan potensiali formula orqali aniqlanar edi. Plazmada esa kuzatilayotgan bu zaryadli zarra boshqa zaryadlangan zarralar bilan qurshab olingan. Zaryadlar orasida o‘zaro ta’sir kuchlari mavjudligi tufayli kuzatilayotgan zaryad atrofiga ko‘proq unga teskari ishorali zarralar yig‘iladi va ular q zaryad maydo-nini kuchsizlantiradi. Hisoblashlarning ko‘rsatishicha, plazmadagi q zaryadning potensiali masofa ortishi bilan quyidagi qonuniyat bo‘yicha o‘zgarib boradi: bundagi D kattalik temperaturaga, hajm birligidagi zarralar soniga, ularning zaryadiga bog‘liq.
Jumladan, agar izo-termik plazma faqat elektronlardan yoki bir xil zaryadli ionlardan iborat bo‘lsa bu yerda elektronlar (yoki ionlar)ning hajm birligidagi s oni i orqali va elektron zaryadi ye orqali belgilanadi. r " D bo‘lganda, ya’ni D ga nisbatan katta masofalarda zaryadlarning elektr maydoni juda zaiflashadi. Bu hodisa zaryad maydonining ekranlanishi, ekranlanishini xarakterlovchi D kattalik esa ekranlanish radiusi yoki Debay radiusi deb yuritiladi. Mas, vodorod plazmasida T=105A’ va ya=1016sm"3 ekan, Debay radiusi £>=1,5-10~5 sm.
Radiusi D ga teng sfera ichidagi barcha zaryadli zarralarning soni Debay soni deyiladi. Debay soni katta bo‘lgandagina plazmani gaz deb hisoblash mumkin. Plazmaning asosiy xususiyati shundan iboratki, undagi musbat va manfiy zaryadlar zichliklari deyarli bir-biriga tengdir. Bu xususiyat Plazmaning kvazineytralligi deyiladi. Plazma egallagan joyning chizig‘iy o‘lchami Debay radiusidan ancha katta holatdagina kvazineytrallik ro‘y beradi.
Moddaning qattiq, suyuq yoki gaz qolatlarda bo‘lishi uning agregat holatlari deyiladi. Yuqorida aytilganlardan ravshanki, plazma xususiyatlari moddaning oddiy gaz holatidagi xususiyatlaridan ko‘p jihatdan farq qiladi. Shuning uchun plazmani moddaning to‘rtinchi holati deb hisoblanadi. Plazma xususiyatlaridan foydalanish xozirgi. zamon texnikasi taraqqiyotida g‘oyat katta ahamiyatga ega.

Plazma lampasida elektronlar ionlar bilan birlashib, yuqori energiyali holatdan quyi energiyali holatga o‘tadi va nurlanadi.

2.