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宇宙物质的主角——等离子

发布时间:2019-05-24 点击次数:164
等离子的真身
现在我们重点介绍一下物质的第四种状态——等离子体。
不同的能量水平会造成不同的物质状态。例如,你有一些固体(比如冰块),如果加热它,固体就会熔化,变成液体。如果继续加热,液体会慢慢蒸发,转化为气体。
如果继续向这种气体提供能量,当温度足够高时,这种气体将被电离,即外层电子会摆脱原子核的束缚,成为自由电子。这时物质就变成了由带正电的原子核、带负电的电子以及未电离的中性粒子组成的一团均匀的“浆糊”,人们戏称它为“离子浆”。这些离子浆中正负电荷总量相等,因此,它是近似电中性的,所以就叫等离子体。除了加热气体能产生等离子体外,外加电流也可以激发电子摆脱原子核的束缚,产生等离子体。
虽然等离子体来源于气体的电离,但它的性质与气体的性质完全不同,因此,等离子体被认为是一种新的物质状态。例如,两者的导电性不同,气体的导电能力非常差,属于绝缘体。但等离子体包含大量的自由电子,因此,等离子体的导电性极强。

等离子体的导电性体现在闪电中。雷雨天,云层间的相互摩擦使不同的云层带有不同的电,有些带有大量的正电,有些带有大量的负电,随着电荷的积累,空气被电离形成等离子体,云层间形成电流的通路。闪电(电流)出现的位置,就是等离子所在的位置。


目前,等离子体在我们的生活中有许多的应用,比如荧光灯。荧光灯的灯管中有氩气和少量的水银(金属汞),电流会将灯管中的气体电离,变成等离子体,这些等离子体再和涂在灯管壁上的荧光剂作用,产生灯光。除了光电制造行业,等离子还被应用于化纤及纺织、汽车制造和塑料橡胶等行业。
等离子体最大的应用前景之一是受控热核聚变,即在可控制的情况下,使原子融合,并释放大量的能量。受控热核聚变可以为我们提供新的可再生能源,但该技术的实现十分困难。首先,等离子体必须被加热到1亿摄氏度,才能发生聚变;其次,热等离子体非常不稳定,且不喜欢呆在一个固定的位置,难以被控制和利用。随着研究的深入,未来我们一定能更加了解物质的第四种状态。


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