IV Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся
Старт в науке
ПРОЕКТ ПО ФИЗИКЕ "ПЛАЗМА"
Автор работы награжден дипломом победителя II степени
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF
Представление учащимся четвертого агрегатного состояния – плазмы.
Задачи:
Найти информацию в интернете
Доказать важность четвертого состояния
Провести опыт с плазмой
Оформить проект
Что такое плазма
Плазма (от греч. Πλάσμα «вылепленное», «оформленное») — ионизованный квазинейтральный газ. Ионизованный газ содержит свободные электроны и положительные и отрицательные ионы. В более широком смысле, плазма может состоять из любых заряженных частиц. Квазинейтральность означает, что суммарный заряд в любом малом по сравнению с размерами системы объёме равен нулю, является её ключевым отличием от других систем, содержащих заряженные частицы (например, электронные или ионные пучки).
Условия возникновения
Плазма образовывается при нагревании газа до высоких температур (от 2000 до 100 млн. градусов), а так же есть несколько свойств у плазмы, которые отличают ее от газа, поэтому ее называют четвертым агрегатным состояние (после твердого, жидкого и газообразного).
У некоторых металлов пары переходят в состояние плазмы при температуре 2000-3000° С (калий, натрий или цезий).
Виды плазм
Плазма бывает искусственно созданной (например неоновые лампы и плазменный ракетный двигатель), земной природной ( например молния или северное сияние) и космическая или астрофизическая ( например звезды и солнечный ветер ). По классификации плазма делится на идеальную и неидеальную, высокотемпературную и низкотемпературную, равновесную и неравновесную. Стоит сказать, что низкотемпературная плазма – это плазма с температурой ниже 100 тыс. градусов, а высокотемпературная – это плазма до 100 млн. градусов.
Где используется плазма
Наиболее широко плазма применяется в светотехнике - в газоразрядных лампах, освещающих улицы. Искра, которая проскакивает между проводами, состоит из плазмы электрического разряда в воздухе. Дуга электрической сварки тоже плазма. Обычное пламя обладает некоторой теплопроводностью; оно, хотя и в слабой степени, ионизировано, то есть является плазмой. Кроме того, плазма применяется 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. п.) на самом деле плазменные: газовые смеси в них ионизованы электрическим разрядом.
Свойства и характеристики плазмы
Квазинейтральность. Плазма в целом является электрически нейтральной системой. Любое нарушение нейтральности устраняется путем скопления частиц одного знака. Это происходит потому, что заряженные частицы плазмы обладают очень высокой подвижностью и легко поддаются воздействию электрических и магнитных полей. Под действием электрических полей заряженные частицы перемещаются к области, где нарушена нейтральность, до тех пор, пока электрическое поле не станет равным нулю, то есть восстановится нейтральность.
Сверхпроводимость. Между молекулами плазмы действуют силы кулоновского притяжения (Модуль силы взаимодействия двух точечных зарядов в вакууме прямо пропорционален произведению модулей этих зарядов и обратно пропорционален квадрату расстояния между ними.). При этом каждая частица взаимодействует сразу с многими другими окружающими её частицами. Вследствие чего, частицы плазмы помимо хаотичного теплового движения, могут участвовать в различных упорядоченных движениях. Поэтому в плазме легко возбудить различные колебания и волны. По мере увеличения степени ионизации плазмы, её проводимость увеличивается. При достаточно высоких температурах, плазму можно считать сверхпроводником.
Эти два свойства отличают плазму от газа, поэтому ее и выдвинули как четвертое агрегатное состояние.
Опыт с плазмой
Я решил провести опыт с плазмой, который докажет, квазинейтральность плазмы. При поднесении обычного металла к пламени ничего не происходит, но при поднесении магнитов, пламя отклоняется. Это значит что плазма пытается сохранить свою нейтральность.
Вывод
Я представил учащимся виды, свойства и области применения плазмы. Доказал, что плазма является четвертым агрегатным состоянием. Провел опыт с плазмой. Оформил проект.
Приложение
Литература
https://ru.wikipedia.org/wiki/Плазма
http://www.nado5.ru/e-book/plazma
https://ru.wikipedia.org/wiki/Закон_Кулона
https://ru.wikipedia.org/wiki/Дебаевская_длина