【來源:中國科學院等離子體物理研究所】 2015.12.09
說起等離子體,可能很多人只會聯(lián)想到等離子電視!可是如果小編告訴你,宇宙中99%都是等離子體,你會不會驚訝地張大嘴巴?
等離子體是中國大陸的叫法,它的英文名是“plasma”,plasma有血漿的意思,因此臺灣稱它為“電漿”。
然而,這還不是全部……
等離子體還有一個更霸氣的名字……
請叫我——物質第四態(tài)?。?!
物質第四態(tài)?什么鬼?小學老師曾語重心長地告訴我說物質有三種狀態(tài)——固態(tài)、液態(tài)、氣態(tài),什么時候又冒出來一個第四態(tài)?
別著急,且聽小編和你慢慢掰扯……
為了解釋方便,我們用水來做例子。
我們知道,在0℃以下水會呈現(xiàn)固態(tài),就是“冰”。當升溫到0℃以上之后,就會變成液態(tài),這就是我們平時接觸到的“水”,如果繼續(xù)使溫度上升至100℃,那么水就會變成氣態(tài),我們稱為“水蒸氣”。接下來,請你開始想象,如果把水蒸汽繼續(xù)加熱,加到幾千度,甚至上萬度,會發(fā)生什么變化呢?
【答案君:超高溫下物質會變成等離子體,水蒸氣加熱到上萬度之后會變成物質第四態(tài)——等離子體!】
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那么,物質在高溫狀態(tài)下究竟發(fā)生了什么樣的微觀變化呢?
讓我們溫習一些初中物理知識先
物質由分子構成;
分子由原子構成;
原子由帶正電的原子核
和帶負電的電子構成。
原子核帶正電,
電子帶負電;
它們之間相互吸引。
由于原子核的質量一般比電子的質量大得多,所以一般是電子繞原子核做勻速圓周運動,就好比地球受到太陽的吸引繞太陽作圓周運動一樣。
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OK!了解了以上知識后,請跟小編一起想象以下畫面……
在普通條件下,原子中的電子會圍繞著原子核運動。
當物質被加熱到足夠高的溫度時,原子中的電子就會獲得非常大的動能。
當電子的動能大于原子核對它的約束能時,電子就會擺脫原子核的束縛,成為“自由自在”運動的自由電子;
而原子核則會因為失去一個電子,變成帶一個單位正電荷的“離子”。
我們把這種過程稱為“電離”。
當足夠多的原子電離,那么物質對外就會呈現(xiàn)帶電的特性。即物質會變成帶電的氣體。
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由于“離子”和“自由電子”是從一個中性的原子中分離出來的,所以離子和電子的電荷數(shù)總體上是相等的。
我們把這種既呈現(xiàn)帶電性,同時宏觀上正負離子數(shù)相等的物質稱為“等離子體”。
你可以這樣理解:
等離子體 = 正負離子數(shù)相等的帶電氣體
下面這張圖顯示了物質狀態(tài)變化時內部發(fā)生的微觀變化:
我們身邊的等離子體
由于我們居住的地球環(huán)境溫度較低,所以天然的等離子體都存在于遠離人群的地方,如閃電、極光等。在我們的地球之外,等離子體卻是幾乎所有可見物質的存在形式,大氣外側的電離層、日地空間的太陽風、太陽日冕、太陽內部、星際空間、星云及星團,毫無例外的都是等離子體。
驚人的存在:據(jù)印度天體物理學家沙哈的計算,宇宙中的99.9%的物質都是等離子體!
隨著科技的發(fā)展,
人造的等離子體也越來越多地出現(xiàn)在我們的周圍。
常見的日光燈、霓虹燈、
等離子體顯示器等等,
里面發(fā)光的全是等離子體。
等離子體分布圖
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