等离子态
我相信等离子技术一定会有很广阔 的前景,尤其是在将来能源紧缺的时候,等离子发电机将会以其体积小和高效性获得广泛的青睐。
等离子态
将气体加热,当其原子达到几千甚至上万摄氏度时,电子就被"甩"掉,原子变成只带正电荷的离子。此时,电子和离子带的电荷相反,但数量相等,这种状态称做等离子态。人们常年看到的闪电、流星以及荧光灯点燃时,都是处于等离子态。人类可以利用它放出大量能量产生的高温,切割金属、制造半导体元件、进行特殊的化学反应等
(等离子态,电浆,英文:Plasma)是一种电离的气体,由于存在电离出来的自由电子和带电离子,等离子体具有很高的电导率,与电磁场存在极强的耦合作用。等离子态在宇宙中广泛存在,常被看作物质的第四态(有人也称之为“超气态”)。等离子体由克鲁克斯在1879年发现,“Plasma”这个词,由朗廖尔在1928年最早采用。
等离子态常被称为“超气态”,它和气体有很多相似之处,比如:没有确定形状和体积,具有流动性,但等离子也有很多独特的性质。
等离子体和普通气体的最大区别是它是一种电离气体。由于存在带负电的自由电子和带正电的离子,有很高的电导率,和电磁场的耦合作用也极强:带电粒子可以同电场耦合,带电粒子流可以和磁场耦合。描述等离子体要用到电动力学,并因此发展起来一门叫做磁流体动力学的理论。
组成粒子和一般气体不同的是,等离子体包含两到三种不同组成粒子:自由电子,带正电的离子和未电离的原子。这使得我们针对不同的组分定义不同的温度:电子温度和离子温度。轻度电离的等离子体,离子温度一般远低于电子温度,称之为“低温等离子体”。高度电离的等离子体,离子温度和电子温度都很高,称为“高温等离子体”。
相比于一般气体,等离子体组成粒子间的相互作用也大很多。
一般气体的速率分布满足麦克斯韦分布,但等离子体由于与电场的耦合,可能偏离麦克斯韦分布。
等离子体在日常生活到工业、农业、环保、军事、宇航、能源、天体等方面,它都有非常重要的应用价值.
热核聚变一个重要的研究是高温等离子体和受控热核聚变反应:如果用物质中最轻的元素,如氢的同位素 氘,形成一个摄氏几千万度的高温等离子体,那么,这些原子核会发生核反应.结果会放出巨大的能量,科学家称它为热核聚变反应.氢弹就是这样一个爆炸性的热核聚变反应.但人类希望有一个慢慢放出能量并可以发电的热核聚变反应,建造一个“人造小太阳”,然而,这个目标至今尚未实现。
等离子体薄膜技术另一个重要应用是一些特殊的化学元素形成一个摄氏几万度的低温等离子体,这时,物质间会发生特殊的化学反应,因此可用来研制新的材料.如在钻头等工具上涂上一层薄薄的钛来提高工具的强度、制造太阳能电池、在飞机的表面上涂一层专门吸收雷达波的材料可躲避雷达的跟踪(即隐形飞机)……这些被称为等离子体薄膜技术。
等离子显示设备(简称PDP:Plasma Display Panel)是在两张薄玻璃板之间充填混合气体,施加电压使之产生离子气体,然后使等离子气体放电,与基板中的荧光体发生反应,产生彩色影像。是采用近几年来高速发展的等离子平面屏幕技术的新—代显示设备,目前市场上销售的产品有两种类型,一种是等离子显示屏,另一种是等离子电视,两者在本质上没有太大的区别,唯一的区别是有没有内置电视接收调谐器。特点是:不受磁力和磁场影响,具有机身纤薄、重量轻、屏幕大、色彩鲜艳、画面清晰、亮度高、失真度小、节省空间等优点。
另外,还可用等离子体脱掉烟尘中的硫、用等离子体照射种子来提高农作物的产量、研制等离子体火箭发动机到火星等遥远的宇宙去旅行……等离子体的应用真是举不胜举。
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