В каком агрегатном состоянии находится вещество звезд


В повседневной практике приходится иметь дело не отдельно с индивидуальными атомами, молекулами и ионами, а с реальными веществами — совокупностью большого количества частиц. В зависимости от характера их взаимодействия различают четыре вида агрегатного состояния: твердое, жидкое, газообразное и плазменное. Вещество может превращаться из одного агрегатного состояния в другое в результате соответствующего фазового перехода.

Пребывание вещества в том или ином агрегатном состоянии обусловлено силами, действующими между частицами, расстоянием между ними и особенностями их движения. Каждое агрегатное состояние характеризуется совокупностью определенных свойств.

Свойства веществ в зависимости от агрегатного состояния:

состояние свойство
газообразное
  1. Способность занимать весь объем и принимать форму сосуда;
  2. Сжимаемость;
  3. Быстрая диффузия в результате хаотического движения молекул;
  4. Значительное превышение кинетической энергии частиц над потенциальной, Е кинетич.  > Е потенц.

жидкое
  1. Способность принимать форму той части сосуда, которую занимает вещество;
  2. Невозможность расширяться до заполнения всей емкости;
  3. Небольшая сжимаемость;
  4. Медленная диффузия;
  5. Текучесть;
  6. Соизмеримость потенциальной и кинетической энергии частиц, Е кинетич.  ≈ Е потенц.
твердое
  1. Способность сохранять собственные форму и объем;
  2. Очень незначительная сжимаемость (под большим давлением)
  3. Очень медленная диффузия за счет колебательного движения частиц;
  4. Отсутствие текучести;
  5. Значительное превышение потенциальной энергии частиц над кинетической, Е кинетич.  <Е потенц.

В соответствии со степенью упорядоченности в системе для каждог.


м. В случае жидкостей кинетическая и потенциальная энергии частиц примерно одинаковы, между частицами действует нежесткая связь, поэтому жидкостям присущи текучесть и постоянный при данной температуре объем.

Когда частицы вещества образуют правильную геометрическую структуру, а энергия связей между ними больше энергии тепловых колебаний, что предотвращает разрушение сложившейся структуры — значит, вещество находится в твердом состоянии. Но начиная с некоторой температуры, энергия тепловых колебаний превышает энергию связей между частицами. При этом частицы, хотя и остаются в контакте, перемещаются друг относительно друга. В результате геометрическая структура нарушается и вещество переходит в жидкое состояние. Если тепловые колебания настолько возрастают, что между частицами практически теряется связь, вещество приобретает газообразное состояние. В «идеальном» газе частицы свободно перемещаются во всех направлениях.

При повышении температуры вещество переходит из упорядоченного состояния (твердое) в неупорядоченный состояние (газообразное) жидкое состояние является промежуточным по упорядоченности частиц.


Четвертым агрегатным состоянием называют плазму — газ, состоящий из смеси нейтральных и ионизированных частиц и электронов. Плазма образуется при сверхвысоких температурах (105 -107 0С) за счет значительной энергии столкновения частиц, которые имеют максимальную неупорядоченность движения. Обязательным признаком плазмы, как и других состояний вещества, является ее электронейтральность. Но в результате неупорядоченности движения частиц в плазме могут возникать отдельные заряженные микрозоны, благодаря чему она становится источником электромагнитного излучения. В плазменном состоянии существует вещество на Солнце, звездах, других космических объектах, а также при термоядерных процессах.

Каждое агрегатное состояние определяется, прежде всего, интервалом температур и давлений, поэтому для наглядной количественной характеристики используют фазовую диаграмму вещества, которая показывает зависимость агрегатного состояния от давления и температуры.


В каком агрегатном состоянии находится вещество звезд
Диаграмма состояния вещества с кривыми фазовых переходов: 1 — плавления-кристаллизации, 2 — кипения-конденсации, 3 — сублимации-десублимации

Диаграмма состояния состоит из трех основных областей, которые соответствуют кристаллическому, жидкому и газообразному состояниям. Отдельные области разделяются кривыми, отражающие фазовые переходы:

  1. твердого состояния в жидкое и, наоборот, жидкого в твердое (кривая плавления-кристаллизации — пунктирный зеленый график)
  2. жидкого в газообразное и обратного преобразования газа в жидкость (кривая кипения-конденсации — синий график)
  3. твердого состояния в газообразное и газообразного в твердое (кривая сублимации-десублимации — красный график).

Координаты пересечения этих кривых называются тройной точкой, в которой в условиях определенного давления Р=Рв и определенной температуры Т=Tв вещество может сосуществовать сразу в трех агрегатных состояниях, причем жидкое и твердое состояние имеют одинаковое давление пара. Координаты Рв и Тв — это единственные значения давления и температуры, при которых могут одновременно сосуществовать все три фазы.


Точке К на фазовой диаграмме состояния отвечает температура Тк — так называемая критическая температура , при которой кинетическая энергия частиц превышает энергию их взаимодействия и поэтому стирается грань разделения между жидкой и газовой фазами, а вещество существует в газообразном состоянии по любым давлением.

Из анализа фазовой диаграммы следует, что при высоком давлении, большем чем в тройной точке (Рв), нагрев твердого вещества заканчивается его плавлением, например, при Р1 плавления происходит в точке d. Дальнейшее повышение температуры от Тd к Те приводит к кипению вещества при данном давлении Р1. При давлении Р2, меньшем, чем давление в тройной точке Рв, нагрев вещества приводит к его переходу непосредственно из кристаллического в газообразное состояние (точка q), то есть к сублимации. Для большинства веществ давление в тройной точке ниже, чем давление насыщенного пара (Р в <Pнасыщ.пара). Только для некоторых веществ Ронасыщ.пара, поэтому при нагревании кристаллов таких веществ они не плавятся, а испаряются, то есть подвергаются сублимации. Например, так ведут себя кристаллы йода или «сухой лед» (твердый СО2).


В каком агрегатном состоянии находится вещество звезд
Анализ диаграммы состояния вещества

Газообразное состояние

При нормальных условиях (273 К, 101325 Па) в газообразном состоянии могут находиться как простые вещества, молекулы которых состоят из одного атома (Не, Ne, Ar) или из нескольких несложных атомов (Н2, N2, O2), так и сложные вещества с малой молярной массой (СН4 , HCl, C2H6).


Поскольку кинетическая энергия частиц газа превышает их потенциальную энергию, то молекулы в газообразном состоянии непрерывно хаотически двигаются. Благодаря большим расстояниям между частицами силы межмолекулярного взаимодействия в газах настолько незначительны, что их не хватает для привлечения частиц друг к другу и удержания их вместе. Именно по этой причине газы не имеют собственной формы и характеризуются малой плотностью и высокой способностью к сжатию и к расширению. Поэтому газ постоянно давит на стенки сосуда, в котором он находится, одинаково во всех направлениях.

Для изучения взаимосвязи между важнейшими параметрами газа (давление Р, температура Т, количество вещества n, молярная масса М, масса m) используется простейшая модель газообразного состояния вещества — идеальный газ, которая базируется на следующих допущениях:

  • взаимодействием между частицами газа можно пренебречь;
  • сами частицы являются материальными точками, которые не имеют собственного размера.

Наиболее общим уравнением, описывающим модель идеального газа, считается уравнения Менделеева-Клапейрона для одного моля вещества:

В каком агрегатном состоянии находится вещество звезд


Однако поведение реального газа отличается, как правило, от идеального. Это объясняется, во-первых, тем, что между молекулами реального газа все же действуют незначительные силы взаимного притяжения, которые в определенной степени сжимают газ. С учетом этого общее давление газа возрастает на величину a/V2, которая учитывает дополнительное внутреннее давление, обусловленное взаимным притяжением молекул. В результате общее давление газа выражается суммой Р+ а/V2. Во-вторых, молекулы реального газа имеют хоть и малый, но вполне определенный объем b , поэтому действительный объем всего газа в пространстве составляет V —  b. При подстановке рассмотренных значений в уравнение Менделеева-Клапейрона получаем уравнение состояния реального газа , которое называется уравнением Ван-дер-Ваальса:

В каком агрегатном состоянии находится вещество звезд


где а и b — эмпирические коэффициенты, которые определяются на практике для каждого реального газа. Установлено, что коэффициент a имеет большую величину для газов, которые легко сжижаются (например, СО2 , NH3 ), а коэффициент b — наоборот, тем выше по величине, чем больше размеры имеют молекулы газа (например, газообразные углеводороды).

Уравнение Ван-дер-Ваальса гораздо точнее описывает поведение реального газа, чем уравнения Менделеева-Клапейрона, которое тем не менее, благодаря наглядному физическому смыслу широко используется в практических расчетах. Хотя идеальное состояние газа является предельным, мнимым случаем, однако простота законов, которые ему отвечают, возможность их применения для описания свойств многих газов в условиях низких давлений и высоких температур делает модель идеального газа очень удобной.

Жидкое состояние вещества

Жидкое состояние любого конкретного вещества являются термодинамически устойчивым в определенном интервале температур и давлений, характерных для природы (состава) данного вещества. Верхний температурный предел жидкого состояния — температура кипения, выше которой вещество в условиях устойчивого давления находится в газообразном состоянии. Нижняя граница устойчивого состояния существования жидкости — температура кристаллизации (затвердевания). Температуры кипения и кристаллизации, измеренные при давлении 101,3 кПа, называются нормальными.


Для обычных жидкостей присуща изотропность — единообразие физических свойств во всех направлениях внутри вещества. Иногда для изотропности употребляют и другие термины: инвариантность, симметрия относительно выбора направления.

В формировании взглядов на природу жидкого состояния важное значение имеет представление о критическом состоянии, который был открыт Менделеевым (1860 г.):

Критическое состояние — это равновесное состояние, при котором предел разделения между жидкостью и ее паром исчезает, поскольку жидкость и ее насыщенный пар приобретают одинаковые физические свойства.

В критическом состоянии значение как плотностей, так и удельных объемов жидкости и ее насыщенного пара становятся одинаковыми.

Жидкое состояние вещества является промежуточным между газообразным и твердым. Некоторые свойства приближают жидкое состояние к твердому. Если для твердых веществ характерна жесткая упорядоченность частиц, которая распространяется на расстояние до сотен тысяч межатомных или межмолекулярных радиусов, то в жидком состоянии наблюдается, как правило, не более нескольких десятков упорядоченных частиц. Объясняется это тем, что упорядоченность между частицами в разных местах жидкого вещества быстро возникает, и так же быстро снова «размывается» тепловым колебаниям частиц. Вместе с тем общая плотность «упаковки» частиц мало отличается от твердого вещества, поэтому плотность жидкостей не сильно отличается от плотности большинства твердых тел. К тому же способность жидкостей к сжатию почти такая же мала, что и в твердых тел (примерно в 20000 раз меньше, чем у газов).

Структурный анализ подтвердил, что в жидкостях наблюдается так называемый ближний порядок, который означает, что число ближайших «соседей» каждой молекулы и их взаимное расположение примерно одинаковы по всему объему.

Относительно небольшое количество различных по составу частиц, соединенных силами межмолекулярного взаимодействия, называется кластером. Если все частицы в жидкости одинаковы, то такой кластер называется ассоциатом. Именно в кластерах и ассоциатах наблюдается ближний порядок.

Степень упорядоченности в различных жидкостях зависит от температуры. При низких температурах, незначительно превышающих температуру плавления, степень упорядоченности размещения частиц очень большая. С повышением температуры она уменьшается и по мере нагревания свойства жидкости все больше приближаются к свойствам газов, а по достижении критической температуры разница между жидким и газообразным состоянием исчезает.

Близость жидкого состояния к твердому подтверждается значениями стандартных энтальпий испарения DН0испарения и плавления DН0плавления. Напомним, что величина DН0испарения показывает количество теплоты, которая нужна для преобразования 1 моля жидкости в пар при 101,3 кПа; такое же количество теплоты расходуется на конденсацию 1 моля пара в жидкость при тех же условиях (т.е. DН0испарения  = DН0конденсации). Количество теплоты, затрачиваемое на превращение 1 моля твердого вещества в жидкость при 101,3 кПа, называется стандартной энтальпией плавления; такое же количество теплоты высвобождается при кристаллизации 1 моля жидкости в условиях нормального давления (DН0плавления  = DН0кристаллизации). Известно, что DН0испарения  << DН0плавления, поскольку переход из твердого состояния в жидкое сопровождается меньшим нарушением межмолекулярного притяжения, чем переход из жидкого в газообразное состояние.

Однако другие важные свойства жидкостей больше напоминают свойства газов. Так, подобно газам, жидкости могут течь — это свойство называется текучестью. Они могут сопротивляться течению, то есть им присуща вязкость. На эти свойства влияют силы притяжения между молекулами, молекулярная масса жидкого вещества и другие факторы. Вязкость жидкостей примерно в 100 раз больше, чем у газов. Так же, как и газы, жидкости способны диффундировать, но гораздо медленнее, поскольку частицы жидкости упакованы плотнее, чем частицы газа.

Одной из самых интересных свойств жидкого состояния, которая не характерна ни для газов, ни для твердых веществ, является поверхностное натяжение.

В каком агрегатном состоянии находится вещество звезд
Схема поверхностного натяжения жидкости

На молекулу, находящуюся в объеме жидкости, со всех сторон равномерно действуют межмолекулярные силы. Однако на поверхности жидкости баланс этих сил нарушается, вследствие чего поверхностные молекулы находятся под действием некоторой результирующей силы, которая направлена ​​внутрь жидкости. По этой причине поверхность жидкости находится в состоянии натяжения. Поверхностное натяжение — это минимальная сила, которая удерживает частицы жидкости внутри и тем самым предотвращает сокращении поверхности жидкости.

Источник: www.polnaja-jenciklopedija.ru

В энциклопедии «Природа науки»дискуссия выдохлась. Почему?
13.08.2006г ВиРа: «Физики-полимерщики склонны называть агрегатным состоянием и промежуточное между Жидким и Твёрдым
высокоэластическое состояние узкого класса веществ — полимерных молекулярных сеток — в узком интервале температур.
Типичные представители: резины, студни, гели.
Принципиальная особенность: способность к конечным упругим деформациям без изменения внутренней энергии
( при Т=const, — как и Газ!), — за счёт изменения энтропии».
19.10.2006г Петрович: «Ну, вот здесь-то зачем идти против практики? Сейчас не тогда, и вообще, — здесь нам не тут!
Мы-то как бы уж точно знаем, что агрегатные состояния не существуют в детерминированном виде. Кстати, это противоречило бы и всем современным теориям.
Так что же оно есть, это агрегатное?
— Не более чем способ объединения атомов в группы. — Не, вру, — более.
Это еще и объединение частиц в атомы. Качественной разницы нет. Механизм един. И он не из таблицы Дмитрия Иваныча, к сожалению.
Единственный интересный момент в таком переходе (от атомов к частицам), как раз в том, что качественной разницы, действительно, нет. Отсюда и закидоны холодного термояда, кстати. Разве не интересный момент, согласитесь. А интересен он еще и тем, что мы заведомо ищем ИНОЕ качество. — Не черная ли кошка в темной комнате?
Плазма, опять же. Это ли не доказательство только что сказанного? Да, действительно, от "между атомов" мы переехали уже к внутри. А все же, — надо было втемяшить "противоречие"!
Можно ли не замечать таких простых вещей? А именно, — единство механизма для атомов, молекул, частиц?
Для микро и макро, короче.
Демокрит (допустим, условно) дал исчерпывающую концепцию атомизма. Потом был еще Максвелл, который мечтал найти ту фабрику, на которой Бог печет эти разные "атомы", так удивительно повторяющие друг друга! … Не нашел. …
А ведь в рамках именно атомизма по Демокриту мы и не можем усмотреть каких-то качественных различий в агрегатных состояниях!
Воистину, концепция гениальна. И она философская, что характерно.
Все остальное, — "около того". В лучшем случае».
07.08.2012г. Пивень: «Петрович! Атомы – это узловые точки, в которые сфокусировалась часть энергии космических волн при их столкновениях на протяжении прошедшей вечности, и этот процесс продолжается. В далёком прошлом волны галактических масштабов, падая с периферии Вселенной, при встрече с себе равными взаимно тормозились и делились, что позволяло им проникать сквозь препятствия из габаритного космического частокола и продолжать падать дальше, ниже, к центру кривизны исходного уровня – высоты, которая служит потенциалом движения на нижний уровень. Так проходил и продолжает проходить этот простой и многократно повторяющийся процесс падений, встреч, столкновений, делений и продолжений падений в обновлённом, но уменьшенном виде. Из этой гипотезы следует, что атомы водорода моложе атомов гелия, а мейтнерий предстаёт самым старым из известных к данному времени химических элементов. 7.8.2012г. Пивень Григорий».
29.08.2012г SoKoBaN: «Пивень, вы это все всерьез или подкалываете так Петровича? Извините что уточняю, но я видел, как люди такие вещи всерьез пишут».
07.08.2013г novoim: «Петрович! А что у Пивень Григория сказано неправильно? Предложите свои гипотезы. Атомы, планеты, галактики, растения, животные имеют разый возраст или они все одногодки?»
07.08.2013г novoim: «ВиРа! Почему обсуждение серьёзной темы после Вашего ответа угасоо? И на форуме РАН эта тема никем не поднимается, а новые гипотезы, объясняющие переходы из одного агрегатного состояния в другое в разных энергетических средах, никто не выдвигает, а потому и обсуждать здесь нечего. В спорте есть судьи, которые на смотрах — соревнований определяют лучшего, а почему в науке этот механизм оценки, подтверждения первого по достижению лучших результатов, не работает?»
Прошло 32(!) месяца, но Петрович не отвечает. Жив ли он?
9.5.2015г. Пивень Григорий.

Источник: elementy.ru

Твёрдое тело

Состояние, характеризующееся способностью сохранять объём и форму. Атомы твёрдого тела совершают лишь небольшие колебания вокруг состояния равновесия. Присутствует как дальний, так и ближний порядок.

Жидкость

Состояние вещества, при котором оно обладает малой сжимаемостью, то есть хорошо сохраняет объём, однако не способно сохранять форму. Жидкость легко принимает форму сосуда, в который она помещена. Атомы или молекулы жидкости совершают колебания вблизи состояния равновесия, запертые другими атомами, и часто перескакивают на другие свободные места. Присутствует только ближний порядок.

Газ

Состояние, характеризующееся хорошей сжимаемостью, отсутствием способности сохранять как объём, так и форму. Газ стремится занять весь объём, ему предоставленный. Атомы или молекулы газа ведут себя относительно свободно, расстояния между ними гораздо больше их размеров.

Плазма

Часто причисляемая к агрегатным состояниям вещества плазма отличается от газа большой степенью ионизации атомов. Большая часть барионного вещества (по массе ок. 99,9 %) во Вселенной находится в состоянии плазмы.[2]

Сверхкритический флюид

Возникает при одновременном повышении температуры и давления до критической точки, в которой плотность газа сравнивается с плотностью жидкости; при этом исчезает граница между жидкой и газообразной фазами. Сверхкритический флюид отличается исключительно высокой растворяющей способностью.

Конденсат Бозе — Эйнштейна

Получается в результате охлаждения бозе-газа до температур, близких к абсолютному нулю. В результате этого часть атомов оказывается в состоянии со строго нулевой энергией (то есть в низшем из возможных квантовом состоянии). Конденсат Бозе — Эйнштейна проявляет ряд квантовых свойств, таких как сверхтекучесть и резонанс Фишбаха.

Фермионный конденсат

Представляет собой Бозе-конденсацию в режиме БКШ «атомных куперовских пар» в газах состоящих из атомов-фермионов. (В отличие от традиционного режима бозе-эйнштейновской конденсации составных бозонов).

Такие фермионные атомные конденсаты являются «родственниками» сверхпроводников, но с критической температурой порядка комнатной и выше. [3]

Вырожденная материя

  • Ферми-газ 1-я стадия Электронно-вырожденный газ, наблюдается в белых карликах, играет важную роль в эволюции звёзд.
  • 2-я стадия нейтронное состояние в него вещество переходит при сверхвысоком давлении, недостижимом пока в лаборатории, но существующем внутри нейтронных звёзд. При переходе в нейтронное состояние электроны вещества взаимодействуют с протонами и превращаются в нейтроны. В результате вещество в нейтронном состоянии полностью состоит из нейтронов и обладает плотностью порядка ядерной. Температура вещества при этом не должна быть слишком высока (в энергетическом эквиваленте не более сотни МэВ).
  • при сильном повышении температуры (сотни МэВ и выше) в нейтронном состоянии начинают рождаться и аннигилировать разнообразные мезоны. При дальнейшем повышении температуры происходит деконфайнмент, и вещество переходит в состояние кварк-глюонной плазмы. Оно состоит уже не из адронов, а из постоянно рождающихся и исчезающих кварков и глюонов. Возможно[4], деконфайнмент происходит в два этапа.
  • При дальнейшем неограниченном повышении давления без повышения температуры вещество коллапсирует в чёрную дыру.
  • При одновременном повышении и давления, и температуры к кваркам и глюонам добавляются иные частицы. Что происходит с веществом, пространством и временем при температурах, близких к планковской, пока неизвестно.

Другие состояния

При глубоком охлаждении некоторые (далеко не все) вещества переходят в сверхпроводящее или сверхтекучее состояние. Эти состояния, безусловно, являются отдельными термодинамическими фазами, однако их вряд ли стоит называть новыми агрегатными состояниями вещества в силу их неуниверсальности.

Неоднородные вещества типа паст, гелей, суспензий, аэрозолей и т. д., которые при определённых условиях демонстрируют свойства как твёрдых тел, так и жидкостей и даже газов, обычно относят к классу дисперсных материалов, а не к каким-либо конкретным агрегатным состояниям вещества.

Источник: dic.academic.ru

Физическое состояние вещества зависит от сочетаний температуры и давления. В зависимости от этих параметров вещество может принимать разные агрегатные состояния, такие как твердое тело, жидкость или газ. Однако существуют и другие фундаментальные состояния вещества. Одно из них — плазма, которая может возникать при определенных условиях.  Термин «плазма» впервые был применен к ионизированному газу в 1929 году Ирвингом Лэнгмюром, американским химиком и физиком.

Источник изображения: soho.nascom.nasa.gov

Агрегатное состояние вещества можно рассматривать как состояние элементарных частиц, составляющих вещество, и прочность связей между ними. Например, в (кристаллическом) твердом теле существуют сильные межмолекулярные связи, удерживающие атомы вместе в решетчатом образовании, придающие ему веществу определенный объем и форму. В жидкости эти силы так слабы, что вещество больше не имеет определенной формы, а в газе они уже настолько незначительны, что атомы или молекулы могут двигаться независимо друг от друга, но они все еще остаются атомами и молекулами. Плазма — это состояние вещества, которое имеет достаточно энергии для отделения электронов от ядра атома.

Пример ионизации атома

Атомы содержат одинаковое количество как положительно, так и отрицательно заряженных частиц. Из-за того, что протоны в ядре окружены равным количеством отрицательно заряженных электронов, каждый атом электрически нейтрален.

Плазма образуется, когда под воздействием тепловой или другой энергии ряд атомов высвобождают свои электроны. В результате атомы становятся положительно заряженными (ионами), а высвобожденные электроны могут свободно перемещаться. Когда достаточное количество атомов ионизируется, чтобы существенно повлиять на электрические характеристики газа, он становится плазмой.  Проще говоря, плазма — это горячий ионизированный газ, состоящий примерно из одинакового количества положительно заряженных ионов и отрицательно заряженных электронов.

Свойства плазмы

Характеристики плазмы значительно отличаются от характеристик обычных нейтральных газов, поэтому плазма считается особым «четвертым состоянием вещества».

В плазменной сфере нити плазмы (потоки электронов и положительные ионы) простираются от центрального электрода к внешнему стеклянному электроду. Источник изображения: .arcohio.com

Наиболее важный эффект ионизации заключается в том, что плазма приобретает некоторые электрические свойства, которых неионизированный газ не имеет:

1) появляется электропроводность. Для того чтобы вещество обладало электропроводностью, в нем должны быть свободные заряженные частицы. В металлах эти свободные частицы распределяются между атомами, а электрический ток проявляется в форме направленного движения электронов, переходящих от одного атома к другому. Вещество в состоянии плазмы само по себе состоит из свободных заряженных частиц;

2) плазма реагирует на электрические и магнитные поля. Например, поскольку плазма состоит из электрически заряженных частиц, на нее сильно влияют электрические и магнитные поля, а нейтральные газы — нет. Примером такого влияния является захват энергичных заряженных частиц вдоль линий геомагнитного поля с образованием радиационных поясов Ван Аллена.

Радиационные пояса Ван Аллена. Источник изображения: baomoi.com

Помимо внешних электромагнитных полей, таких как магнитное поле Земли или межпланетное магнитное поле, на плазму воздействуют электрические и магнитные поля, создаваемые в самой плазме посредством локальных концентраций заряда и электрических токов, появляющихся в результате движения ионов и электронов. Силы, оказываемые этими полями на заряженные частицы, из которых состоит плазма, действуют на большие расстояния и придают поведению частиц целостное коллективное качество, которое нейтральные газы не проявляют;

3) несмотря на существование локализованных концентраций заряда и электрических потенциалов, плазма электрически «квазинейтральна», потому что в совокупности содержит примерно равное количество положительно и отрицательно заряженных частиц, распределенных так, что их заряды аннулируются.

Где в природе можно увидеть плазму?

Самый большой сгусток плазмы, который мы постоянно наблюдаем — это Солнце. Огромное количество тепла, выделяемое звездой, отрывает электроны от атомов водорода и гелия, из которых состоит Солнце. Фактически оно, как и другие звезды, представляет собой большой плазменный шар. Увидеть потоки и вспышки солнечной плазмы в высоком разрешении можно в красивейшем видео NASA "Термоядерное искусство" в конце статьи.

Солнце и все другие звезды — это плазма. Источник изображения: hispantv.com

По оценкам, 99% вещества в наблюдаемой вселенной находится в плазменном состоянии, отсюда и выражение "плазменная вселенная". (Фраза «наблюдаемая вселенная» является важной характеристикой: считается, что примерно 90% массы вселенной содержится в «темной материи», состав и состояние которой неизвестны.) Звезды, звездные и внегалактические струи, и межзвездная среда является примером астрофизической плазмы. В нашей солнечной системе Солнце, межпланетная среда, магнитосферы и / или ионосферы Земли и других планет, а также ионосферы комет и некоторых планетных лун состоят из плазмы.

Пламя огня — это тоже плазма. Источник изображения: pixabay.com

Огонь — это самая настоящая плазма. Хотя температура пламени, при горении различных веществ на Земле намного ниже, чем температура на Солнце,  и оно гораздо менее ионизировано, но пламя огня проявляет все основные свойства плазмы. Даже небольшие и относительно холодные виды пламени, такие как пламя свечи, сильно реагируют на электрические поля и даже обладают значительной электропроводностью (большей, чем у воздуха, но меньшей, чем у железа).

Еще в природе плазменным состоянием вещества можно охарактеризовать молнии и искры разрядов статического электричества.

Плазму в природе можно также наблюдать в виде молнии. Источник изображения: pixabay.com

Где и как используется плазма?

Плазма широко используется в газоразрядных лампах для создания искусственного освещения, кроме того, во многих световых рекламных вывесках используется аргоновая или неоновая плазма.

Плазма широко используется в светотехнике. Источник изображения: wikimedia.org

Плазма также используется в сварке и резке металлов, а все газовые лазеры (на диоксиде углерода, гелий-неоновый, криптоновый, и другие) в действительности плазменные: в этих лазерах газовые смеси ионизованы электрическим разрядом.

Потенциально, одно из наиболее важных применений плазмы — это источник энергии ядерного синтеза.

Международный экспериментальный термоядерный реактор (ITER). Начало строительства январь 2007 года, планируемый срок запуска 2025 год. Источник изображения:

Высокотемпературные плазмы настолько горячие, что внутри них могут происходить ядерные реакции. В этих условиях определенные типы атомов с легкими ядрами, такие как изотопы водорода, могут быть объединены в более тяжелые ядра. При этом выделяется большое количество энергии, которую можно было бы использовать для выработки электричества. Проблема в том, что получить настолько горячую и долговечную плазму очень трудно, но прогресс, уже достигнутый учеными, впечатляет.

Если вам понравилась статья, то поставьте лайк и подпишитесь на канал Научпоп. Наука для всех Оставайтесь с нами, друзья! Впереди ждёт много интересного!

Источник: zen.yandex.ru

Цели урока: научить учащихся понимать суть тепловых процессов — плавления и кристаллизации, убедить их в постоянстве температуры при плавлении и кристаллизации вещества.

Тип урока: изучение нового материала.

Ход урока.

Организационный момент.

Проверка домашнего задания.

Изучение нового материала.

Главная задача молекулярно-кинетической теории (МКТ) за­ключается в объяснении свойств вещества исходя из представле­ний о его молекулярном строении.

Модель этой теории — совокупность движущихся и взаимо­действующих между собой молекул вещества.

Различают четыре агрегатных состояния (или фазы) вещест­ва:

Твердое                                                              

Жидкое

Газообразное                  

Плазменное.

На столе находятся: металл, вода, воздух в классной комнате, включенная люминесцентная лампа.

Фазовый переход — переход системы из одного агрегатного состояния в другое. При фазовом переходе скачкообразно изменя­ется какая-либо физическая величина (например, плотность, внут­ренняя энергия) или симметрия системы.

Запись в тетрадь:

1. Твердое тело — вещество, в котором средняя потенциаль­ная энергия притяжения молекул больше их средней кинетической энергии.

2.  Жидкость — вещество, у которого средняя кинетическая энергия молекул соизмерима со средней потенциальной энергией их притяжения.

3.  Газ — вещество, в котором средняя кинетическая энергия молекул превышает их среднюю потенциальную.

4. Плазма — электронейтральная совокупность нейтральных и заряженных частиц.

Характерные свойства плазмы особенно наглядно проявля­ются при наличии электрического и магнитного полей, воздейст­вующих на заряженные частицы плазмы. Примеры плазмы: мол­ния, северное сияние, люминесцентные, ртутные, натриевые лам­пы, лазеры. 99,9 % вещества во Вселенной находится в плазменном состоянии: гигантские скопления звезд, туманности, Солнце.

презентация агрегатные состояния вещества

Это интересно:

А знаете ли вы, что в отсутствие сжатия воды уровень Ми­рового океана поднялся бы на 35 м и огромные территории матери­ков оказались бы затопленными?

Плотность льда меньше плотности воды, поэтому он пла­вает на ее поверхности. Вода подо льдом теплее окружающего воз­духа, благодаря чему выживают рыбы и морские животные.

IV.Закрепление изученного материала.

Учащимся предлагается выполнить тест.

1. Тело  сохраняет  свою  форму  и  объем. В  каком  состоянии находится  вещество, из  которого  состоит  тело?

А. твердом

Б. жидком

В. газообразном

2. Тело  не  сохраняет  своего  объема  и  может  занимать  весь  предоставленный  объем. В  каком  состоянии  находится  вещество, из  которого  состоит  тело?

А. твердом

Б. жидком

В. газообразном

3. Вода в природе может встречаться…

А. одновременно  в  газообразном, жидком  и  твердом  состояниях

Б. только  в  газообразном   состоянии (водяной  пар)

В. только в  твердом  состоянии (лед)

Г. только  в  жидком  состоянии.

4.  Какие  из  указанных  свойств  принадлежат  газам?

А. имеют собственную   форму

Б. сохраняют  объем

В. не  имеют  собственной  формы  и  постоянного  объема

5. Как  расположены  молекулы газа?

А. двигаясь беспорядочно  во  всех  направлениях, почти не притягиваются  друг  к  другу

Б. не  расходятся  на  большие  расстояния

В. расположены  в определенном  порядке.

V. Итоги урока.

Вещества в природе существуют в твердом, жидком, газообразном, плазменном состоянии.

Вещества в различном состоянии имеют разное расположение молекул.

Вещество находясь в определенном состоянии имеет разное соотношение между кинетической и потенциальной энергией.

VI. Домашнее задание: § 47.

Источник: videouroki.net


You May Also Like

About the Author: admind

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Этот сайт использует Akismet для борьбы со спамом. Узнайте как обрабатываются ваши данные комментариев.