Plazmas definīcija ķīmijā un fizikā

Plazma ir a matērijas stāvoklis kur gāze fāze tiek darbināta līdz atomai elektroni vairs nav saistīti ar kādu konkrētu atomu kodols. Plazmas veido pozitīvi uzlādētas joni un nesaistītie elektroni. Plazmu var ražot, karsējot gāzi līdz tās jonizēšanai vai pakļaujot to spēcīgam elektromagnētiskajam laukam.

Termins plazma nāk no grieķu vārda, kas nozīmē želeju vai formējamu materiālu. Vārdu 20. gadsimta 20. gados ieviesa ķīmiķis Irvings Langmuirs.

Plazma tiek uzskatīta par vienu no četriem matērijas pamat stāvokļiem, kā arī cietās vielas, šķidrumi un gāzes. Lai gan pārējie trīs matērijas stāvokļi parasti rodas ikdienas dzīvē, plazma ir salīdzinoši reti sastopama.

Plazmas lodīšu rotaļlieta ir tipiska plazmas piemērs un kā tā uzvedas. Plazma ir atrodama arī neona gaismās, plazmas displejos, loka metināšanas kabatas lukturīšos un Tesla spirālēs. Dabiski plazmas piemēri ietver auru zibens, jonosfēru, Sv. Elmo uguni un elektriskās dzirksteles. Kaut arī plazmā tas nav bieži redzams uz Zemes, plazma ir visizplatītākā matērijas forma Visumā (izslēdzot varbūt tumšo matēriju). Zvaigznes, Saules iekšpuse, saules vējš un saules korona sastāv no pilnībā jonizētas plazmas. Starpzvaigžņu vide un starpgalaktiskā vide satur arī plazmu.

Savā ziņā plazma ir kā gāze tādā ziņā, ka tā uzņem tvertnes formu un tilpumu. Tomēr plazma nav tik brīva kā gāze, jo tās daļiņas ir elektriski lādētas. Pretējie lādiņi piesaista viens otru, bieži liekot plazmai saglabāt vispārēju formu vai plūsmu. Arī uzlādētās daļiņas nozīmē, ka plazmu var veidot vai saturēt elektriskie un magnētiskie lauki. Plazmā parasti ir daudz zemāks spiediens nekā gāzē.

Plazma ir atomu jonizācijas rezultāts. Tā kā ir iespējams jonizēt visus atomus vai to daļu, ir dažādas jonizācijas pakāpes. Jonizācijas līmeni galvenokārt kontrolē temperatūra, kur temperatūras paaugstināšanās palielina jonizācijas pakāpi. Materiālam, kurā jonizēti ir tikai 1% daļiņu, var būt plazmas raksturlielumi, bet ne būt plazma.

Plazmu var klasificēt kā "karstu" vai "pilnīgi jonizētu", ja gandrīz visas daļiņas ir jonizētas, vai "aukstu" vai "nepilnīgi jonizētu", ja jonizēta neliela daļa molekulu. Ņemiet vērā, ka aukstās plazmas temperatūra joprojām var būt neticami karsta (tūkstošiem grādu pēc Celsija)!

Vēl viens plazmas iedalīšanas veids ir termisks vai netermisks. Termiskajā plazmā elektroni un smagākas daļiņas atrodas termiskā līdzsvarā vai tajā pašā temperatūrā. Netermālajā plazmā elektroni atrodas daudz augstākā temperatūrā nekā joni un neitrālās daļiņas (kas var būt istabas temperatūrā).

Pirmo plazmas zinātnisko aprakstu 1879. gadā sastādīja sers Viljams Krūkss, atsaucoties uz to, ko viņš sauca par “izstarojošo vielu” Krūka katoda staru caurulē. Lielbritānijas fiziķis Sers Dž. Thomson's eksperimenti ar katodstaru lampu lika viņam ierosināt atomu modeli, kurā atomi sastāvēja no pozitīvi (protoniem) un negatīvi lādētām subatomiskām daļiņām. 1928. gadā Langmuirs deva vārdu matērijas formai.