Реферат плазма в физике

Закон Био-Савара-Лапласа. Взаимодействие параллельных токов. Единица магнитной индукции. Действие магнитного поля на движущийся заряд.

Выполнил: ученик 10 Б класса Грибанов Кирилл г. Одинцово 2001 г. В 1929 г. В зависимости от температуры любое вещество изменяет своё состояние. Если температура продолжает расти, атомы и молекулы начинают терять свои электроны — ионизуются и газ превращается в плазму. Солнце, большинство звёзд, туманности — это полностью ионизованная плазма.

Реферат: Плазма – четвертое состояние вещества

Выполнил: ученик 10 Б класса Грибанов Кирилл г. Одинцово 2001 г. В 1929 г. В зависимости от температуры любое вещество изменяет своё состояние. Если температура продолжает расти, атомы и молекулы начинают терять свои электроны — ионизуются и газ превращается в плазму.

Солнце, большинство звёзд, туманности — это полностью ионизованная плазма. Внешняя часть земной атмосферы ионосфера тоже плазма. Ещё выше располагаются радиационные пояса, содержащие плазму. Полярные сияния, молнии, в том числе шаровые, — всё это различные виды плазмы, наблюдать которые можно в естественных условиях на Земле. И лишь ничтожную часть Вселенной составляет вещество в твёрдом состоянии — планеты, астероиды и пылевые туманности.

Под плазмой в физике понимают газ, состоящий из электрически заряженных и нейтральных ча ст иц, в котором суммарный электрический заряд равен нулю, т. А кроме того, в самых разных газоразрядных приборах: выпрямителях электрического тока, стабилизаторах напряжения, плазменных усилителях и генераторах сверхвысоких частот СВЧ , счётчиках космических частиц.

Все так называемые газовые лазеры гелий-неоновый, криптоновый, на диоксиде углерода и т. Поэтому такие системы называют плазмой твёрдых тел Газовую плазму принято разделять на низкотемпературную — до 100 тыс. Существуют генераторы низкотемпературной плазмы — плазмотроны, в которых используется электрическая дуга. С помощью плазмотрона можно нагреть почти любой газ до 7000—10000 градусов за сотые и тысячные доли секунды.

С созданием плазмотрона возник л а новая область науки — плазменная химия: многие химические реакции ускоряются или идут только в плазменной струе. Плазмотроны применяются и в горно-рудной промышленности, и для резки металлов. Созданы также плазменны е двигатели, магнитогидродинамические электростанции.

Разрабатываются различные схемы плазменного ускорения заряженных частиц. Централь ной задачей физики плазмы является проблем а управляемого термоядерного синтеза. Искусственная реакция термоядерного син теза была осуществлена в водородной бом бе. Ограниченны и разведанные запасы ядерного гор ю чего. Спасти человечество от энергетич еского голода и стать практи чески неисчерпаемым источнико м энергии могут управ л яем ы е термо ядерные реакции в плазме.

В 1 л обычной воды содержится 0,15 мл воды тяжёлой D 2 O. При слиянии ядер дейтерия из 0,15 мл D2 O выделяется столько же энергии, сколько её обра з уется при сгорании 300 л бензина. В ядре дейтерия соде ржится, кроме того, ещё один нейтрон, а в ядре трити я — два нейтрона. Дейтерий и тритий могут реагировать друг с другом десятью разными способами.

Но вероятности такой реакций различаются порой в сотни триллионов раз, а количество выде ляющейся энергии — в 10—15 раз. Если все ядра в каком-то объёме одновременно вступают в реакцию, энергия выделяется мгновенно. Происходит термоядерный взрыв. В реакторе же реакция синтеза должна протекать медленно.

Осуществить управляемый термоядерный синтез до сих пор не удалось, а преимущества он сулит немалые. Энергия, которая выделяется при термоядерных реакциях на единицу массы топлива, в миллионы раз превышает энергию химического топлива и, значит, в сотни раз дешевле. В термоядерной энергетике нет выброса продуктов сгорания в атмосферу и радиоактивных отходов.

Наконец, на термоядерной электростанции исключен взрыв. Если замедлить нейтроны в подходящем веществе, оно нагревается; полученную теплоту легко превратить в электрическую энергию. Кинетическая энергия заряженных частиц — протонов — преобразуется в электричество непосредственно. В реакции синтеза ядра Должны соединяться, но они заряжены положительно и, следовательно, по закону Кулона, отталкиваются.

Чтобы преодолеть силы отталкивания, даже ядрам дейтерия и трития, имеющим наименьший заряд Z. Ей соответствует температура порядка 10 8 —10 9 К. При таких температурах любое вещество находится в состоянии высокотемпературной плазмы. С позиций классической физики реакция синтеза невозможна, но здесь на помощь приходит чисто квантовый - туннельный эффект.

Естественно, предпочтительнее реакция D Т. Нагревают плазму электрическим током, лазерным излучением, электромагнитными волнами и другими способами. Но важна не только высокая температура. Чем выше концентрация, тем чаще сталкиваются друг с другом частицы, поэтому может показаться, что для осуществления термоядерных реакций лучше использовать плазму высокой плотности.

Однако, если бы в 1 см3 плазмы содержалось 10 19 частиц концентрация молекул в газе при нормальных условиях , давление в ней при температурах термоядерных реакций достигало бы порядка 10 6 атм. Такого давления не выдерживает ни одна конструкция, а потому плазма должна быть разрежённой с концентрацией около 1015 частиц в 1 см3. Соударения частиц в этом случае происходят реже, и для поддержания реакции необходимо увеличивать время пребывания их в реакторе, или время удержания.

Значит, для осуществления термоядерной реакции необходимо рассматривать произведение концентрации частиц плазмы на время их удержания. Следовательно, реакцию DТ реализовать легче, чем DD. Когда начинались исследования плазмы, казалось, что осуществить управляемый синтез удастся быстро.

Но со временем выяснилось, что в высокотемпературной плазме происходят сложные процессы и решающую роль играют многочисленные неустойчивости.

Сегодня разрабатывается несколько типов устройств, в которых предполагается провести термоядерный синтез. Токамак представляет собой гигантский трансформатор, первичная катушка которого намотана на сердечник, а вторичная имеет единственный виток — вакуумную камеру в форме бублика, тора от лат. Система магнитов удерживает шнур в центре камеры, а ток силой в тысячи ампер нагревает его до требуемой температуры. Нейтроны, образующиеся в ходе термоядерной реакции, поглощаются в бланкете — слое вещества, окружающем камеру.

Выделяющееся при этом тепло можно использовать для получения электроэнергии. Несмотря на кажущуюся простоту токамака, ни одно устройство подобного типа не дало положительного выхода энергии.

Большие надежды возлагаются на проектируемый в настоящее время гигантский токамак ITER. На этой установке, если она будет сооружена к 2005 г. Среди других проектов следует отметить два: стеллараторы и устройства инерциального удержания плазмы. Магнитное поле сложной формы, удерживающее плазму в круговой камере токамака, противодействует собственному полю плазменного шнура, которое стремится изогнуть траекторию заряженных частиц плазмы.

В стеллараторе от лат. В акуумная камера приобрела весьма причудливый вид, а множество магнитных катушек — довольно сложную форму. Эксперименты на стеллараторах идут в разных странах, но добиться нужной температуры и времени удержания плазмы пока не удалось. Принципиально иным является метод инерциального удержания п ла зм ы, основанный на инерции реакционной смеси, которая при мгно в енном нагреве например, лазерным импульсом р а злетается не сразу.

Оболочка ампулы испаряется, расширяющиеся газы и световое давление сжимают её содержимое почти в 50 тыс. Давле ние в смеси возрастает до 1 млн. При таких условиях начинается термоядерная реакция. Но и на этом пути имеется ряд технологических трудностей, пока не позволяющих превратить экспериментальные лазерные установки в промышленные реакторы.

ПОСМОТРИТЕ ВИДЕО ПО ТЕМЕ: ФИЗИКА ПЛАЗМЫ

Движение силовых линий магнитного поля вместе с плазмой. Закон Фарадея для электромагнитной индукции. Физика и энергетика, русский язык. Плазма в физике. Общие сведения. Помимо трех основных состояний вещества: жидкого, твердого и газообразного, существует еще и четвертое.

Химия и науки о материалах Плазма Плазма — частично или полностью ионизированный газ, образованный из нейтральных атомов или молекул и заряженных частиц ионов и электронов. Характеристики плазмы отличаются от свойств твёрдых тел, жидкостей и газов, поэтому она часто рассматривается как четвёртое агрегатное состояние вещества. Важнейшим отличием от газообразного состояния является высокая электрическая проводимость. Кроме того, различают равновесную в ней температуры электронного, ионного и нейтрального компонентов одинаковы и неравновесную плазму электроны имеют большую температуру, чем остальные компоненты. Плазма создаётся под воздействием высокой температуры либо электрических полей — оба способа вызывают ионизацию вещества разделение атомов на ионы и электроны. Большая часть вещества Вселенной находятся в состоянии плазмы: звёзды и межзвёздный газ, верхние слои атмосферы. Плазма находит широкое применение в технике: низкотемпературная используется при обработке металлов, нанесении жаростойких покрытий, в некоторых отраслях химической промышленности и для производства осветительных приборов, высокотемпературная в перспективе может быть использована для осуществления управляемых термоядерных реакций.

Плазма - четвертое состояние вещества Агрегатные состояния вещества. Агрегатные Состояния вещества, состояния одного и того же вещества, переходы между которыми сопровождаются скачкообразным изменением его свободной энергии, энтропии, плотности и других физических свойств.

Это состояние называется плазма. Плазма — частично или полностью ионизированный газ. Плазму можно получить путем дальнейшего нагревания газа.

Плазма в физике

Применение плазмы в науке и технике Использованная литература Долгий путь вёл человека к познанию плазмы, к её использованию в различных отраслях техники. Когда же наука и техника включили плазму в сферу своего внимания, рост знаний о ней и её практическое применение пошли семимильными шагами. Тут и возникли плазмохимия и плазмохимическая технология. Ещё крупнейший древнегреческий учёный Аристотель предпо лагал, что все тела состоят из четырёх низших элементов-стихий: земли, воды, воздуха и огня. Дальнейшее развитие науки наполнило новым содержанием эти термины.

Температура[ править править код ] Плазму делят на низкотемпературную температура меньше миллиона K и высокотемпературную температура миллион K и выше. Такое деление обусловлено важностью высокотемпературной плазмы в проблеме осуществления управляемого термоядерного синтеза. Разные вещества переходят в состояние плазмы при разной температуре, что объясняется строением внешних электронных оболочек атомов вещества: чем легче атом отдает электрон, тем ниже температура перехода в плазменное состояние [9]. В неравновесной плазме электронная температура существенно превышает температуру ионов. Это происходит из-за различия в массах иона и электрона, которое затрудняет процесс обмена энергией. Такая ситуация встречается в газовых разрядах, когда ионы имеют температуру около сотен, а электроны около десятков тысяч K. В равновесной плазме обе температуры равны. Поскольку для осуществления процесса ионизации необходимы температуры, сравнимые с потенциалом ионизации, равновесная плазма обычно является горячей с температурой больше нескольких тысяч K. Степень и кратность ионизации[ править править код ] Для того, чтобы газ перешёл в состояние плазмы, его необходимо ионизировать. Степень ионизации пропорциональна числу атомов, отдавших или поглотивших электроны, и больше всего зависит от температуры.

.

.

.

.

.

.

.

.

ВИДЕО ПО ТЕМЕ: Физика плазмы
Похожие публикации