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等離子體是什么?

58 2017-05-25

任何物質(zhì)由于溫度不同,可以處于固態(tài)、液態(tài)和氣態(tài),因此常說物質(zhì)有三態(tài)。當(dāng)物質(zhì)從外界獲得能量,它就可以從固態(tài)變?yōu)橐簯B(tài),再變?yōu)闅鈶B(tài)。當(dāng)然也可能從固態(tài)直接變?yōu)闅鈶B(tài)。

在物質(zhì)變?yōu)闅鈶B(tài)以后,如果從外界繼續(xù)得到能量,到一定程度后,它的粒子又可以進(jìn)一步分裂為帶負(fù)電的電子和帶正電的離子,即原子或分子發(fā)生了電離。電離使帶電粒子濃度超過一定數(shù)量(通常大約需千分之一以上)后,氣體的行為雖然仍與平常的流體相似,但中性粒子的作用開始退居到次要地位,帶電粒子的作用成為主導(dǎo)的,整個物質(zhì)表現(xiàn)出一系列新的性質(zhì)。像這樣部分或完全電離的氣體,其中自由電子和正離子所帶的負(fù)、正電荷量相等,而整體又呈電中性,行為受電磁場影響,稱為“等離子體”。因為物質(zhì)的固、液、氣態(tài)都屬于“聚集態(tài)”,所以從聚集態(tài)的順序來說,也常常把“等離子態(tài)”稱為物質(zhì)的第四態(tài)。

等離子體現(xiàn)象并不少見。光彩奪目的霓虹燈,電焊時耀眼的火花,閃電、火焰等,都是等離子體發(fā)光現(xiàn)象的表現(xiàn);地球大氣上層的電離層就是等離子體形成的;跟人類關(guān)系最密切的太陽也是一個大的等離子體球。在我們的地球上,物質(zhì)的等離子態(tài)算是特殊的,但在整個宇宙中,按質(zhì)量估計,90%以上的物質(zhì)處于等離子態(tài),像地球這樣“冷”的固體倒是罕見的。

等離子體服從氣體遵循的規(guī)律,但與常態(tài)氣體相比,還有一系列獨(dú)特的性質(zhì)。它是電和熱的良導(dǎo)體;粒子在無規(guī)則的熱運(yùn)動之外還產(chǎn)生某些類型的“集體”運(yùn)動。等離子體中帶電粒子的電磁作用,有時也使等離子體本身像液體一樣,在強(qiáng)磁場的作用下,凝集成具有清晰邊界的各種形狀。因此,在研究等離子體的有關(guān)問題時,常把它看成能傳導(dǎo)電流、可以流動的連續(xù)介質(zhì),也就是把它當(dāng)作導(dǎo)電流體。這種導(dǎo)電流體的行為和運(yùn)動,可以用磁場加以影響或控制,也稱它為“磁流體”。

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