प्लाज्मा - प्रकार, गुण और पैरामीटर

प्लाज्मा पदार्थ के एकत्रीकरण की चौथी अवस्था है - एक अत्यधिक आयनित गैस जिसमें इलेक्ट्रॉन, साथ ही सकारात्मक और नकारात्मक रूप से आवेशित आयन, एक दूसरे के विद्युत आवेशों को लगभग पूरी तरह से संतुलित करते हैं। नतीजतन, अगर हम प्लाज्मा की किसी भी छोटी मात्रा में कुल चार्ज की गणना करने की कोशिश करते हैं, तो यह शून्य होगा। यह विशेषता प्लाज्मा को इलेक्ट्रॉन और आयन बीम से अलग करती है। प्लाज्मा की इस संपत्ति को अर्ध-तटस्थता कहा जाता है।

तदनुसार (परिभाषा के आधार पर), प्लाज्मा की विशेषता है, इसके आयतन में आवेशित कणों की संख्या के अनुपात के आधार पर, इसके घटक कणों की कुल संख्या के आधार पर, आयनीकरण की डिग्री द्वारा:

• कमजोर आयनित प्लाज्मा (आयनित कणों की मात्रा के प्रतिशत का हिस्सा);

• मध्यम रूप से आयनित प्लाज्मा (कण मात्रा का कुछ प्रतिशत आयनित होता है);

• अत्यधिक आयनित (गैस की मात्रा में लगभग 100% कण आयनित होते हैं)।

प्लास्मा के प्रकार - उच्च तापमान और गैस निर्वहन

प्लाज्मा उच्च तापमान और गैस निर्वहन हो सकता है। पहला केवल उच्च तापमान की स्थिति में होता है, दूसरा - गैस में कमजोर पड़ने पर।जैसा कि आप जानते हैं, एक पदार्थ पदार्थ की चार अवस्थाओं में से एक में हो सकता है: पहला ठोस है, दूसरा तरल है, और तीसरा गैसीय है। और चूंकि एक अत्यधिक गर्म गैस अगले राज्य में गुजरती है - प्लाज्मा की एक अवस्था, इसलिए यह प्लाज्मा है जिसे पदार्थ के एकत्रीकरण की चौथी अवस्था माना जाता है।

प्लाज्मा आयतन में गतिमान गैस के कण होते हैं बिजली का आवेशइसलिए, प्लाज्मा के विद्युत प्रवाह के संचालन के लिए सभी शर्तें मौजूद हैं। सामान्य परिस्थितियों में, स्थिर प्लाज्मा एक निरंतर बाहरी विद्युत क्षेत्र को ढाल देता है, क्योंकि इस मामले में इसकी मात्रा के अंदर विद्युत आवेशों का एक स्थानिक पृथक्करण होता है। लेकिन चूंकि प्लाज्मा के आवेशित कण एक निश्चित, पूर्ण शून्य से भिन्न तापमान की स्थितियों में होते हैं, इसलिए एक न्यूनतम दूरी होती है जब अर्ध-तटस्थता का उल्लंघन उससे छोटे पैमाने पर किया जाता है।

एक त्वरित विद्युत क्षेत्र में, गैस-निर्वहन प्लाज्मा के आवेशित कणों में भिन्न औसत गतिज ऊर्जा होती है। यह पता चला है कि इलेक्ट्रॉन गैस का तापमान प्लाज्मा के अंदर आयन गैस के तापमान से भिन्न होता है; इसलिए, गैस-निर्वहन प्लाज्मा संतुलन में नहीं है और इसे गैर-संतुलन या गैर-इज़ोटेर्मल प्लाज्मा कहा जाता है।

जैसा कि उनके पुनर्संयोजन के दौरान गैस-डिस्चार्ज प्लाज्मा के आवेशित कणों की संख्या कम हो जाती है, एक विद्युत क्षेत्र द्वारा त्वरित इलेक्ट्रॉनों द्वारा प्रभाव आयनीकरण की प्रक्रिया में तुरंत नए आवेशित कण बनते हैं। लेकिन जैसे ही लगाए गए विद्युत क्षेत्र को बंद कर दिया जाता है, गैस-डिस्चार्ज प्लाज्मा तुरंत गायब हो जाता है।

एक उच्च तापमान प्लाज्मा एक इज़ोटेर्माल या संतुलन प्लाज्मा है। ऐसे प्लाज्मा में, उनके पुनर्संयोजन के कारण आवेशित कणों की संख्या में कमी थर्मल आयनीकरण के कारण पूरक होती है।यह एक निश्चित तापमान पर होता है। प्लाज्मा बनाने वाले कणों की औसत गतिज ऊर्जा यहाँ बराबर होती है। सितारे और सूर्य उच्च तापमान वाले प्लाज्मा (तापमान पर लाखों डिग्री) से बने होते हैं।

एक प्लाज्मा के अस्तित्व में आने के लिए, इसकी मात्रा में आवेशित कणों के एक निश्चित न्यूनतम घनत्व की आवश्यकता होती है। प्लाज्मा भौतिकी इस संख्या को असमानता L >> D से निर्धारित करती है। आवेशित कणों का रैखिक आकार L डेबी स्क्रीनिंग त्रिज्या D से बहुत बड़ा होता है, जो कि वह दूरी है जिस पर प्रत्येक प्लाज़्मा आवेश की कूलम्ब क्षेत्र स्क्रीनिंग होती है।

प्लाज्मा के गुण

प्लाज्मा के परिभाषित गुणों के बारे में बोलते हुए, इसका उल्लेख किया जाना चाहिए:

• गैस आयनीकरण की उच्च डिग्री (अधिकतम - पूर्ण आयनीकरण);

• शून्य कुल प्लाज्मा चार्ज;

• उच्च विद्युत चालकता;

• चमकना;

• बिजली और चुंबकीय क्षेत्र के साथ मजबूत बातचीत;

• उच्च-आवृत्ति (लगभग 100 मेगाहर्ट्ज) प्लाज्मा के अंदर इलेक्ट्रॉनों का दोलन, जिससे प्लाज्मा की पूरी मात्रा का कंपन होता है;

• बड़ी संख्या में आवेशित कणों की सामूहिक अंतःक्रिया (और जोड़े में नहीं, जैसा कि एक साधारण गैस में होती है)।

प्लाज्मा के भौतिक गुणों की विशेषताओं का ज्ञान वैज्ञानिकों को न केवल इंटरस्टेलर स्पेस (केवल मुख्य रूप से प्लाज्मा से भरा) के बारे में जानकारी प्राप्त करने की अनुमति देता है, बल्कि नियंत्रित थर्मोन्यूक्लियर फ्यूजन इंस्टॉलेशन (उच्च तापमान प्लाज्मा के आधार पर) के लिए संभावनाओं पर भरोसा करने का कारण भी देता है। ड्यूटेरियम और ट्रिटियम)।

कम तापमान वाले प्लाज्मा (100,000 K से नीचे) का उपयोग आज पहले से ही रॉकेट इंजन, गैस लेजर, थर्मिओनिक कन्वर्टर्स और MHD जनरेटर में किया जाता है जो तापीय ऊर्जा को विद्युत ऊर्जा में परिवर्तित करते हैं।प्लास्मैट्रोन में, वेल्डिंग धातुओं और रासायनिक उद्योग के लिए निम्न-तापमान प्लाज्मा प्राप्त किया जाता है, जहां अन्य तरीकों से अक्रिय गैस हलाइड्स प्राप्त नहीं किए जा सकते हैं।