Plasma (fysikk)
Plasma er regnet som den fjerde aggregattilstand og er oftest en gassaktig substans. Kraftig oppheting av gass vil føre til at atomene i gassen blir ioinisert (antall elektroner øker eller blir redusert). Dette fører til at gassen vil bestå av frie ladede partikler slik som elektroner, protoner samt ladede atomer (ioner) av ulike slag. Plasma påvirkes kraftig av elektromagnetiske felt.
De frie ladningene gjør at plasma leder elektrisitet svært godt og kan overføre elektrisk strøm (ladninger) over store avstander. Strømføring i plasma vil også indusere magnetiske felt, og magnetfeltene virker tilbake på plasmaet og presser plasmaet sammen til filamenter.
Slike filamenter av elektrisk ledende plasma kalles birkelandstrømmer etter den norske vitenskapsmannen Kristian Birkeland.
Plasmaets elektriske og magnetiske egenskaper kan foruten filamenter også generere partikkelstråler og elektromagnetisk stråling (radiobølger, lys, mikrobølger, røntgenstråler, gammastråler samt synkrotronstråling). Plasma separerer seg fra andre plasma med ulike karakteristika og grenseflaten mellom de to plasmaene kalles et dobbeltlag. Over dobbeltlaget er det gjerne et sterkt elektrisk felt og en tilsvarende stor endring i det elektriske potensialet.
Plasma ble først identifisert i utladningsrør og beskrevet av William Crookes i 1879. Plasmaets identitet ble fastslått av den britiske fysikeren J.J. Thomson i 1897 og fikk navnet «plasma» av Irving Langmuir i 1928.
Vanlige plasma
[rediger | rediger kilde]Plasma er den mest vanlige aggregatformen for materie i universet. Enkelte anslår om lag 99% av hele det synlige universet til å være plasma.
Solen og andre stjerner består hovedsakelig av plasma, og siden solen inneholder både kjerner og elektroner, danner de elektrisk polariserte (ioniserte) lag. Det er også påvist at rommet mellom stjernene også er fylt av plasma, riktignok et svært fortynnet plasma.[1]
| Kunstig produserte plasma | Jordplasma | Astrofysiske plasma |
|---|---|---|
| Plasma i plasmaskjermer Fluoriserende lamper Lysstoffrør Buelamper Plasmaballer |
Lyn Kulelyn Sankt Elms ild Ionosfæren Nordlys |
Solen og stjerner Solvinden Interplanetarisk materie Interstellar materie Intergalaktisk materie |
Plasmaegenskaper og parametre
[rediger | rediger kilde]Plasmaegenskaper avhenger sterkt av summen av en del viktige parametre slik som ioniseringsgrad, plasmatemperaturen, tettheten og magnetfeltene i området der plasmaet er.
Definisjon av plasma
[rediger | rediger kilde]Plasma beskrives ofte som et elektrisk nøytralt medium av positive og negative partikler. Imidlertid må også de ladede partikler være nære nok hverandre, slik at hver ladet partikkel påvirker mange andre ladede partikler, heller enn bare å interagere med de nærestliggende partikler.
Dette gir plasmaet kollektive egenskaper: Et plasma fungerer som en helhet, med unntak av yttergrensene av plasmaet, der grenseeffekter kan forekomme.
Videre må frekvensen av de elektriske svingningene av elektroner være stor i forhold til frekvensen av kollisjoner mellom elektroner og nøytrale partikler. Når dette inntreffer, vil plasmaet ha god evne til å skjerme ladninger raskt.
Ioniseringsgrad
[rediger | rediger kilde]For at plasma skal kunne eksistere, er ionisering nødvendig. Graden av ionisering av et plasma er bestemt av hvor stor andel av atomene som har mistet eller tatt opp elektroner. Dette styres i hovedsak av temperaturen. Selv en delvis ionisert gass hvor så lite som 1 % av partiklene er ionisert, kan ha plasmaegenskaper, altså reagere på magnetfelter og være elektrisk ledende.
Til Fra
|
Faststoff | Væske | Gass | Plasma |
|---|---|---|---|---|
| Faststoff | Smelting | Sublimasjon | ||
| Væske | Frysing | Fordampning | ||
| Gass | Deposisjon | Kondensasjon | Ionisering | |
| Plasma | Plasma-rekombinasjon |
Referanser
[rediger | rediger kilde]- ^ D. A. Gurnett, A. Bhattacharjee (2005). Introduction to Plasma Physics: With Space and Laboratory Applications (på engelsk). Cambridge, UK: Cambridge University Press. s. 2. ISBN 0-521-36483-3.