等离子体:物质第四态
时间:2026-03-06 16:18 来源:未知 作者:化学自习室 点击: 次 所属专题: 等离子体
版权申明:凡是署名为“化学自习室”,意味着未能联系到原作者,请原作者看到后与我联系(邮箱:79248376@qq.com)!
宏观物质在一定压强下随温度升高,由固态变为液态,再变为气态,有的直接从固态变为气态,那么对于气态物质在继续升高温度,又将会有什么变化呢?
等离子体概念
我们知道,温度越高,分子的热运动越剧烈。当温度进一步升高,分子获得足够大的动能,构成分子的原子开始彼此分离。在此基础上进一步提高温度,又会出现一种全新的现象,原子外层电子摆脱原子核的束缚从而变成自由电子,失去电子的原子变成带正电的离子,由于物质分子的热运动加剧,相互之间的碰撞也会使气体分子产生电离,从而物质就变成了由自由运动并相互作用的正离子和电子组成的混合物,也称为等离子体(Plasma)。
等离子体是由阳离子、中性粒子、自由电子等多种不同性质的粒子所组成的物质,其中负电荷总数等于正电荷总数,即等离子体是电中性气体,也是物质除了固态、液态和气态之外的第四种状态。

等离子体分类
按产生方式可分为天然等离子体和人工等离子体。
天然等离子体:宇宙中99.9%的物质处于等离子态,如恒星、星际物质、地球周围的电离层、极光、闪电。
人工等离子体:人体周围随处可见人工产生的等离子体,如日光灯、霓虹灯中的等离子体、等离子体电视、电弧加热器。
按自身的热平衡状态,等离子体可分为高温等离子体和低温等离子体。等离子体中有两个温度概念,即电子温度(Te)和粒子温度(Ti)。按照等离子体中电子温度与粒子温度的差异,可以将等离子体分为热平衡等离子体和非热平衡等离子体。
高温等离子体为热平衡等离子体,主要特点是其所含的电子温度等于粒子温度,均极高:Te = Ti =108~109K,如太阳及其他恒星、核聚变等离子体。一般实验室难以产生高温等离子体,因为必须具备大型装置如,托卡马克。
低温等离子体为非平衡等离子体,低温等离子体又可分为热等离子体和冷等离子体两种。
热等离子体是稠密气体在常压或高压下电弧放电或高频放电而产生的,体系中电子激发温度和粒子温度都很高并接近相等(Te ≈Ti =103~105K),称近平衡态等离子体,或称局域热平衡等离子体,如电弧、高频和燃烧等离子体。
冷等离子体的粒子温度相对较低,而电子激发温度可以很高,处于非平衡态,所含电子的激发温度远大于粒子温度,即Te>>Ti。冷等离子体可由低压气体激光、射频或微波等激发条件下放电产生,体系中电子激发温度(Te 为103~104K)远大于气体温度(Tg ≈室温至上百度),故称非平衡态等离子体。

等离子体制备
等离子体制备的方法各式各样,人为的方法主要有以下几种:热电离法、气体放电法、热辐射法和光电离法等。热电离法和光电离法一般在一些特殊场合下使用,目前应用最广的是气体放电法。气体放电有电晕放电、介质阻挡放电、辉光放电、沿面放电、电极间的电火花放电、电弧放电等几种形式。

等离子体应用
等离子体自1879年发现以来,经过将近150年的发展,已经被应用在材料表面处理、工业制造、医疗和生物技术、农业、汽车行业、环境控制等多领域中。比如生活领域:随处可见的霓虹灯、日光灯、等离子体电视和显示器;医疗领域:等离子体可用于灭菌、伤口治疗和手术工具的消毒;美容领域:一些美容设备使用等离子体技术进行皮肤治疗和美容手术,甚至用于促进生发;化工领域:等离子体技术可以用于合成、聚合、裂解等化工过程,以获得所需的化工产品等等。等离子体技术的应用正在不断发展,随着新技术的出现和现有技术的改进,其应用领域将进一步扩大。
- 全部评论(0)
