Проектная работа по физике "Вещество в состоянии плазмы"

• 1 слайд

  Работу выполнил ученик 11а класса
  Власов Дмитрий
  Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение
  «Средняя общеобразовательная школа №2 п. г. т. Актюбинский» Азнакаевского муниципального района республики Татарстан
  
  Вещество в состоянии плазмы
  

• 2 слайд

  Цель проекта:
  Изучение понятия «Плазма».
  
  Задачи проекта:
  изучение свойств и перспектив использования плазмы.
  Изучить теоретическую составляющую данного вопроса (что такое плазма, как она образуется, ее свойства, какая бывает плазма и перспективы её использования).
  
  

• 3 слайд

  Гуляя вечером по улицам города, мы любуемся световыми рекламами, не думая о том, что в них светится неоновая или аргоновая плазма. Всякий, кто имел «удовольствие» устроить в электрической сети короткое замыкание, встречался с плазмой. Искра, проскакивающая между проводами, состоит из плазмы электрического разряда в воздухе. Дуга электрической сварки тоже плазма. Кроме того, плазма применяется в самых разных газоразрядных приборах: выпрямителях электрического тока, стабилизаторах напряжения, плазменных усилителях и генераторах сверхвысоких частот (СВЧ), счётчиках космических частиц.
  Применение плазмы очень разнообразно и перспективно, но мало кто знает, что это такое, какими свойствами обладает плазма и каковы перспективы её использования.
  

• 4 слайд

  Плазма – это четвертое агрегатное состояние вещества, образуемое сильно нагретым ионизированным газом, состоящим из электронов и ионов. В ее состав могут входить не только ионы и электроны, но и атомы, молекулы и любые другие заряженные частицы с положительными и отрицательными зарядами (например, кварк-глюонная плазма). Причем количество положительно и отрицательно заряженных частиц примерно одинаково. Они движутся коллективно, а не попарно, как в классическом газе, существенно увеличивая проводимость вещества и его зависимость от электромагнитных полей. Сама же по себе плазма квазинейтральна – сумма заряда его любого объема максимально приближено к нулю.
  

• 5 слайд

  Ионизация газов.
  В обычных условиях газы почти полностью состоят из нейтральных атомов и молекул и, следовательно, являются диэлектриками. Вследствие нагревания или воздействия излучения часть атомов ионизируется – распадается на положительные ионы и электроны.
  Ионизация газов объясняется тем, что по мере нагревания молекулы движутся всё быстрее и быстрее. При этом часть из них при столкновении распадается.
  

• 6 слайд

  Чтобы система с заряженными частицами стала плазмой, им требуется расположиться на минимальном расстоянии друг от друга и взаимодействовать между собой. Когда такие эффекты становятся коллективными и их достаточно много, наступает требуемое состояние. Для него (такого состояния) характерна температура от 8000 градусов Кельвина(7 727 градусов Цельсия). Из-за постоянного движения частиц плазма становится отличным проводником электрического тока. А используя магнитные поля можно сконцентрировать ее в струю и контролировать дальнейшее движение.
  

• 7 слайд

  Высокотемпературная и низкотемпературная плазма.
  У низкотемпературной плазмы средняя энергия электронов меньше характерного потенциала ионизации атома (<10 эВ). Она (низкотемпературная плазма), как правило, представляет собой частично ионизированный газ, т. е. число нейтральных атомов и молекул значительно превышает число заряженных частиц – электронов и ионов. Для низкотемпературной плазмы характерна малая степень ионизации – до 1 %.
  Примеры низкотемпературной плазмы и ее источники: пламя, искра, различные виды лазеров, катодный взрыв, катодный факел, плазмотрон, плазменная горелка, МГД-генератор.
  Высокотемпературная плазма также называется еще горячей плазмой. Горячая плазма почти всегда полностью ионизирована (степень ионизации ~100 %). Вещество в состоянии высокотемпературной плазмы имеет высокую ионизацию и электропроводность, что позволяет использовать ее в управляемом термоядерном синтезе.
  

• 8 слайд

  Полностью ионизированная и частично ионизированная.
  Отношение числа ионизованных атомов к полному их числу в единице объёма называют степенью ионизации плазмы. Степень ионизации плазмы в большой степени обуславливает её свойства, в том числе электрические и электромагнитные.
  Степень ионизации определяется по следующей формуле:
  α = ni / (ni + na),
  где α – степень ионизации, ni – концентрация ионов, а na – концентрация нейтральных атомов.
  Очевидно, что максимальное значение α равно 1 (или 100 %). Плазму со степенью ионизации 1 (или 100 %) называют полностью ионизованной плазмой.
  
  Субстанции со степенью ионизации менее 1 (или менее 100 %), называют частично ионизированной плазмой;
  

• 9 слайд

   Идеальная и неидеальная плазма.
  Данные виды характерны только для низкотемпературной плазмы.
  Когда в условной сфере собирается возможный максимум взаимодействующих частиц, плазма становится идеальной. Если же диссипативные процессы имеют место, идеальность нарушается.
  Так, если в сфере радиуса Дебая (rD) находится много заряженных частиц  и для нее выполняется условие: N ≈ 4π·n·r3D / 3 ≫1, плазма называется идеальной плазмой,
  где rD – радиус Дебая, n – концентрация всех частиц плазмы, N – параметр идеальности.
  При N ⩽ 1 говорят о неидеальной плазме.
  В идеальной плазме потенциальная энергия взаимодействия частиц мала по сравнению с их тепловой энергией.
  
  

• 10 слайд

  Получение (создание) плазмы.
  
  В лабораторных условиях существует несколько способов получения плазмы. Первый способ заключается в сильном нагреве выбранного вещества, а конкретная температура перехода в состояние плазмы зависит от строения электронных оболочек его атомов. Чем проще электронам покинуть свои орбиты, тем меньший нагрев потребуется веществу для трансформации в плазменное состояние. Воздействию же могут быть подвергнуты любые субстанции: твердые, жидкие, газообразные.
  
  Однако чаще всего плазму создают при помощи электрических полей, ускоряющих электроны, которые в свою очередь ионизируют атомы и нагревают саму плазменную субстанцию. Например, через газ пропускают электрический ток, создают разность потенциалов на концах электродов, помещенных в газ. Изменяя параметры тока, можно контролировать степень ионизации плазмы. Следует учесть, что газоразрядная плазма хотя и нагревается за счет тока, но одновременно быстро охлаждается при взаимодействии с незаряженными частицами окружающего газа.
  
  

• 11 слайд

  Применение плазмы.
  Открытие четвертого состояния вещества способствовало и развитию многих народнохозяйственных отраслей. Свойства ионосферы отражать радиоволны помогли наладить дальнюю связь, передавать данные на большие расстояния.
  Лабораторные газовые разряды позволили создать газоразрядные источники света (люминесцентные и другие лампы), усовершенствованные телевизионные панели и мультимедийные экраны.
  Контролируемой магнитным полем плазменной струей стали обрабатывать, резать и сваривать материалы.
  Явление плазменного разряда помогло построить многочисленные коммутирующие устройства, плазмотроны и даже специфические космические двигатели. Появилось плазменное напыление и новые возможности выполнения хирургических операций.
  
  

• 12 слайд

  Список литературы:
  https://втораяиндустриализация.рф/plazma-svoystva-vidyi-primenenie/
  https://urok.1sept.ru/articles/684567
  https://lektsii.org/15-9276.html
  
  

Краткое описание документа:

В земных условиях плазменное состояние вещества довольно редко и необычно. Но в масштабах всей Вселенной плазма – наиболее распространенное агрегатное состояние вещества. Из нее состоят Солнце, звезды, верхние слои атмосферы и радиационные пояса Земли. Северные сияния также являются результатом процессов, происходящих в плазме.Высокотемпературная и низкотемпературная плазма. Применение плазмы