Plazma - az állam a napenergia ügy

Annak ellenére, hogy szinte az összes tömege az univerzumban létezik SRI-tartalmú plazmával földi körülmények között állunk szemben, és a plazma rendkívül ritka, például olyan esetekben, mint például a villámlás vagy mentesítést sugárforrás-nick. Ugyanakkor az egész tömeg a csillagok, köztük a Sun (kivéve a neutroncsillag-CIÓ) és a legtöbb a tömeg a csillagközi plazma co álló, összehasonlítva, amely az összes többi az univerzum tömegének - a „szemetet”. Az összes bolygó, aszteroida, holdak, üstökösök, és még a Földre - része (a „szemetet” Plazma - .. A forrás az elektromágneses hullámok, és különösen, a látható fény a magas hőmérsékletű plazma elektromosan töltött óra-egy részecske mozog nagy sebességgel, kölcsönhatásban áll egymással és más gyorsan változó sebesség és a mozgás irányát. a spektrum egy ilyen nem-megszakító sugárzást. az alacsony hőmérsékletű plazma tartalmaz atomok elektronok kötött az elektron héj. Ezek a kölcsönhatások vezetnek transitions Dame elektronok különböző és az energia szinten a elektronhéjak. A felszabaduló energia eredményeként az ilyen átmenetek alacsonyabb szintre, továbbá formájában kibocsátott elektromágneses hullámok. A spektrum a sugárzás egy zárható vagy sávos mintázat.

plazma tulajdonságai különböznek nagyon jelentősen a tulajdonságait anyagok, folyadékok és gázok. Ezért a plazma tekinthető a negyedik halmazállapot-it.

Mi a plazma? Elvileg a plazma egy anyag vysokoioniziro-Wann állam megfelelő bizonyos egyéb feltételek (például az anyag mindig bizonyos mértékben ionizált). Nem csak a gáz, hanem egy több szilárd testek szabad elektronok (mozgó háttér zhitelno polo-töltésű ionok, szilárdan rögzített a kristályrácsban D) figyelhető meg, mint a plazmában. A definíció szerint a plazma - kvazineyt szektorokon gázzal töltött és semleges részecskék viselkednek együttesen. Mit jelent ez?

Semleges molekulák kölcsönhatásba csak kölcsönös Stolk-nek körülbelül oly módon, hogy a viselkedés függ csak a viselkedését a legközelebbi szomszédos molekulák. Azonban a mozgás elektromosan töltött részecskék térség létrehozására magasabb vagy alacsonyabb koncentráció közvetlenül CIÓ pozitív vagy negatív töltésű és ezért Elektromos-nek területeken. Kölcsönhatása révén az ilyen elektromágneses tér hatása a mozgás a töltött részecskék más nagy távolságra, például a

Coulomb (elektrosztatikus) erő sokkal erősebb, és hosszabb, mint a kölcsönhatás erősségét közötti atomok és molekulák.

A sűrűsége a villamosan töltött részecskék a plazmában kellően nagy pontosan elektromágneses kölcsönhatás domináló közötti ütközések semleges atomok és molekulák. Ezért speciális grafikusan plazmába mozgást. Az kollektív viselkedés megértjük a mozgás feszültségű, ami nem csak attól függ a feltételeket a közvetlen közelben, hanem a plazma feltételek nagy távolságokra. Így a plazma-ma hatással van rád. Ez a mozgás is megfigyelhető egyértelműen-például, a napenergia kitörések (kiemelkedéseket).

A sűrűsége a villamosan töltött részecskék a plazmában kell SZEZON Coy is elektromágneses kölcsönhatás domináló közötti ütközések semleges atomok és molekulák. Ilyen körülmények között az ionizált gáz képes megvédeni a külső elektromos tér, az elülső világ tértöltések. Ezek tértöltések megakadályozzák a változásokat, amelyek az azokat létrehozó ellen hatnak, és létrehoz egy új egyensúly. Árnyékolás a tértöltés a töltött részecskék az ellentétes-hajnal ház körül van kialakítva a külső az elektromos töltés, amely be van építve a plazma és támogatja ott egy külső erő, ábrán látható. 4.1.

A szélessége a réteg a hőmérséklettel növekszik, és csökken visszavont cheniem-részecskék sűrűsége. Ez érthető. A kinetikus energia a töltött részecskék nem elegendő, árnyékolás, úgy, hogy tértöltés jelentése elektron - paraméter mező nem nulla, de nullához közelít, ábrán látható. 4.2.

Emiatt, a részecskék a közelében a pajzs réteg kinetikus energia-ology ahhoz, hogy elhagyja a potenciális jól által létrehozott elektron-rostaticheskimi erők. A magasabb hőmérséklet a töltött részecske-dit redukálható nagyobb diffuseness az árnyékoló réteg és annak nagyobb szélességű.

Ábra. 4.2. Forma épület árnyékoló réteg a plazmában

Másrészt, a nagyobb koncentrációjú töltött részecskék, annál nagyobb az elektrosztatikus erők. Ennélfogva a tértöltés van egy éles határvonal. A nehézségek azonosítása pontos határai az árnyékoló réteg, ha az ólom-szükségletéhez vezet be egy új értéket, az úgynevezett Debye hossz, társ-Thoraya olyan intézkedés a képességét, az árnyékolás plazmában. Math hozamok exponenciális függése az elektromos kapacitás (p-CIÓ a d távolság, és XD Debye hossz definíciója az a távolság, amelynél a villamos

potenciális (p () csökken - ahol E - ismert matematikai állandó -

bázis a természetes logaritmus.

Kvázi-semlegesség azt jelenti, hogy az egy főre-kilátások makroszkopikus elektronsűrűség lényegében egyenlő a sűrűsége ionok még MA pároztatott plazma térfogat; ez az úgynevezett plazma sűrűségét. A plazma-időben ilyen külsőleg elektromosan semleges, de a mikroszkopikus szempontból elektromágneses kölcsönhatás a szabad elektronok és ionok plazma kölcsönöz néhány jellemzőjét. Például, azt a lehetőséget, hogy a villamos és az ionok már különböző hőmérsékleteken ugyanabban plazmában; sodródás vagy elmozdulását a részecskék mágneses térben; plazma fűtési mnogostupencha-adiabatikus kompressziót az ötödik mágneses tükrök (vagy az úgynevezett csipet - hatás); plazma hullámok (például plazma oszcillációk, fütyülő, lökéshullámok, stb ...); nemlineáris hatások (mint például a létezése a fal réteg); plazma régió (nevezetesen, a határ között a frekvenciák a továbbított és a visszavert-fotonokat, azaz elektromágneses hullámok), és így tovább. d. A kissé részletes leírása-E hatások nem tárgya az ebben a fejezetben. Akik invariáns

Theresia ezek a kérdések további információkat találhat az SPE-Hoc irodalomban, például a [6].

Ahhoz, hogy a meghatározás a plazma a fenti, akkor is kell végezni, és egyéb feltételeket. plazma térfogat mérete ne legyen nagyobb (legalább egy nagyságrenddel), mint a hossza De-bai. Csak akkor, ha minden külső potenciál fogják átvilágítani a versenyeken, távolságok kisebbek, mint a méret a plazma, kvázi-semlegesség megmarad. Sőt, a Debye szűrés lesz a statisztikai jellegű, ha a szám a töltött részecskék lesz elég nagy. Tartozékok Mennyiség kis-CIÓ elektron-ion párok nem tekinthetők a plazma.

Hőmérséklet - az eredmény a részecske mozgás. Ugyanakkor a hőmérséklet a plazma igényel egy kicsit más értelmezést, mint máskor. A plazmában, a magas TEM-mérséklet nem jár a magas hő energia. Például a fluoreszcencia távú ívkisülés cső kis nyomás „égési” keverékében Ar és higanygőzzel. Különböző hőmérsékleteken létezik ugyanazon plazmában elekt-tróna és ionok különböző tömegeket és a különböző gyorsított egy elektromos mező-ég. Ennélfogva ezek különböző átlagos energiákat. Elektronikus megbízás-mérséklet is nagyságrendileg T * 104K. Azonban, a gáz nyomása alacsony, a koncentrációja H-részecskék viszonylag kicsi, és a hő kapacitása alacsony. A hőenergia átvisszük egy üvegcsőbe hatása által kibocsátott részecskék a környező CFE do. Hőmérséklet által adott statisztikai eloszlása ​​az egyes energia-ügyi részecskék [58]. Összefüggés szerint E = kT, ahol k - Boltzmann állandó-Mana, a hőmérséklet T = 11 600 K megfelel az energia E = 1 eV. Ez a jelenség is megfigyelhető a Föld légkörébe. Magasban nagyobb, mint h = 10 000 m-re a a Föld felszínén, a hangulat inkább nagymértékben ionizált hatása alatt kozmikus sugárzás. A plazma hőmérséklete elér egy értéket meghaladó T 10> 000 K, míg a levegő hőmérséklete nagyon alacsony. Ez podcherk-anyát, hogy ilyen alacsony hőmérsékletű plazma ionizációs általában nagyon alacsony. A legtöbb atomok semleges állapotban, és csak néhány ionizált. A százalékos ionizált atomok - kis mennyiségben.

Ábra. 4.3 ábra tipikus területe bizonyos típusú plazma túlzott függőség a sűrűsége és az energia az elektron. Egyes területeken is kapnak a nagyságrenddel a Debye méterben. Nyilvánvaló, hogy a plazma egy nagyon széles körű. Ez keletkezhet, amikor a koncentráció-TIONS töltött részecskék az I „106m

3. a csillagközi térben, mielőtt a „” Hume a magok a csillagok. Amikor egy szupernóva-robbanás sűrűsége magasabb is lehet. Hasonlóképpen, az energia a töltött részecskék lehet a értéke E „február 10 eV a csillagközi térben, körülbelül £„február 10 eV az ion-elektron gáz szilárd, és akár az E * 104 eV a magok a legforróbb csillagok. De egy plazma, akkor általában találkozás a Földön?

A ionizáció mértéke a plazmában láng a klasszikus eljárások vagy gyors oxidációt nagyon alacsony. Egy tipikus égési hőmérséklet a PLA-Meni összegük megközelítőleg T = 1000 K, és egy speciálisan-skonst ruirovannyh égők maximumot ér el - T = 4500 K.

Abból a szempontból a hőmérséklet a plazma nagyon kicsi, de ez a fajta plazma a leggyakoribb típus a plazma földi körülmények között.

Szignifikánsan magasabb hőmérséklet érhető el a plazmában-me elektromos kisülés. Lightning valószínűleg az egyetlen formája több szezonon hőmérsékletű plazma magas fokú ionizáció, amelyek spontán módon a természetben. Lightning - egy óriás elektromos kisülést, ahol a plazmát egy hőmérséklet T = 3x104 K van kialakítva a jelen rajz, a csatorna átmérője körülbelül R = 0,1 m időtartamra nagyságrendű / = 10 „6 gyorsan fűtött gáz kitágul, ami egy akusztikus hullám. azaz Thunder. mesterségesen létrehozott elektromos gázkisülési plazmával széles körben alkalmazott különböző zuetsya-technológia, amelynek leírása túlmutat e dis-látszó kiadványok.

NE nehéz elemek atommagok vált teljesen „tisztított” körüli hőmérsékleten T „10e K. ilyen hőmérsékleten a sejtmagjában hidrogénatomok (pro-hangok) elegendő kinetikai energiát leküzdeni a taszító erő-vayuschie azonos elektromos töltéseket, és közelebb egymáshoz olyan közel (= 1 (T | 5m) kiváltó nukleáris reakciók, mint a plazma létezik, például a magok a csillagok, és a mélyben a Nap különösen „megtisztítása”, még nehezebb atommagok, még nagyobb ütemben-sekre, .. mivel a nukleáris energia aryady magasabb, és ezért Ott-bólogatva elektrosztatikus erők közötti atommagok nagyobb. hőmérsékleten mintegy T = 10n K elérhető rövid időre a robbanás során szupernóva osztott mag teljesen, amely egy plazma, amelyben az egyetlen szabad hidrogén atommag létezhet ( protonok), és annak szabad elektronokat.

Ezután viszont a fizika a nukleáris energiát. A magok atomok felálló protonok és a neutronok. Azonban a nukleáris nyugalmi tömeg kevesebb, mint a nyugalmi tömege szabad protonok és neutronok amelyből a magja. Ez tömegdefektus alakítjuk nukleáris kötési energia, hogy tartja a sejtmagban.

Ezt fejezi ki az ismert képlet E - Ate2 Einstein. Ábra 4.4-szerese a kötési energiát nyaet függés a tömegszáma a sejtmagban. Nyilvánvaló, Ener-lógia is előállíthatjuk, vagy fúziós fény magok a nehezebb atommagok-séta állapotban stabil magok, vagy a hasítási nehezebb atommagok stabil magok. Az egyesülés az úgynevezett fúziós könnyű atommagok

reakció, vagy a nukleáris fúzió a csillag magok. Sun massza képződik, elsősorban a hidrogén atommag és a szabad elektronok, egy kis része hélium atommag és nyomokban lítium magok, és esetleg nehezebb elemek. Táblázat. 4.1 [13] Példák a néhány reakció a magban a nap. Az eredmények azt mutatják, mint a mennyisége felszabaduló energia-scheesya eredményeként különböző reakciókat.

4.1 táblázat. Példák a nukleáris reakciók a Nap magja

A folyamat a osztódó nehéz magok is át szabályozott módon, és a nukleáris reaktorok hasítási reakciót, vagy egy ellenőrizetlen nukleáris robbanás. A magas hőmérsékletű plazma lehet mesterségesen létrehozott egy nukleáris robbanás, vagy nagyon bonyolult eszközök [6], szokásosan az impulzusos üzemmódban, és az impulzus időtartama a tartományban mikroszekundum a milliszekundum.

Ezek az eszközök közé tartoznak az úgynevezett zárt a madárriasztó (tokamak), mágneses csapda. Mágneses csapdák - működő eszközön a csipet hatást, lézeres fűtés, stb azonban a gyakorlati-lic fontos az ilyen eszközök az energiatermelés keresztül a termo-nukleáris reakciók jelenleg igen korlátozottan ellenére in intenzitású erőfeszítéseket .. a műszaki fejlesztés és felhasználása a villamos energiát termelnek. Tényleges nukleáris robbanás mindig a legkevésbé alkalmasnak békés célokat szolgál.

A magas hőmérsékletű plazma teljesen „tisztított” magok Obra-zuetsya, ha az összes elektronokat eltávolítjuk atommag eredményeként a set-dly ionizáció. Egy ilyen plazma nem bocsátanak ki egy vonalat spektrum, mivel az elektronok teljesen szabad és nem tudja bizonyítani túl-

elmozdulások közötti energia szintjét az atomok az elektron héj. Ezért csak emittált fotonok hangot a megkülönböztető jellemzője, hogy a kosár-átható ütközések elektromosan töltött részecskéket a CO-toryh hirtelen megváltozik mozgási irányát, amely kíséri kibocsátó-niem elektromágneses hullám (foton). A plazma emissziós spektruma nagyon széles és folyamatos. Ez oszlik nagy energiájú ultraibolya régióban az X-sugarak. Ez az energia egy foton által kibocsátott, hogy van, akkor el kell távolítani a plazmából. Nélküle teszik ki a plazma hőmérsékletét Nachi-Nala csökkenni fog, és az elektronok és ionok kezdene újraegyesítése, azaz a. E. A plazma egyszerűen eltűnnek. A kisugárzott energia a csillagok ki kompenzálja a felszabaduló energia termonukleáris reakciók a magot. Abban az esetben a mesterséges plazma (hiányában a nukleáris reakciók), hogy megőrizze az energia kell, egyébként, folyamatosan szállítódik kívülről, például az elektromos áram formájában, nagyfrekvenciás energia, illetve az elektromos mező a lézersugárzás