Skip to main content
LibreTexts - Ukrayinska

16.5: Рідини, гази та плазма

  1. Last updated
  2. Save as PDF
  • Page ID
    77117

    • \( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)

    Якщо покласти достатньо енергії в тверде тіло, з часом воно розтане. У цей момент атоми і молекули в твердому тілі більше не тримаються разом у кристалі, решітці чи іншій структурі. Натомість у них достатньо енергії, щоб розірвати будь-які зв'язки (ковалентні, іонні чи інші), що тримають їх разом, і тепер вони можуть протікати повз один одного. Атоми і молекули все ще значною мірою упаковані разом так близько, як вони можуть йти, і все ще існують зв'язку такого роду, що тримають широко разом, але більше не закріплені на місці. Такий стан називалося б рідким.

    Якщо підняти температуру рідини досить (до «точки кипіння»), і продовжити додавати енергію, ви можете зламати залишкові сили, що утримують рідину разом, і дати кожній молекулі достатньо енергії, щоб вона почала вільно відскакувати. Додайте достатньо енергії, і рідина стане газом. У цей момент кожна молекула або атом газу вільно рухається навколо. Молекули дуже регулярно стикаються один з одним, але вони більше не перебувають у постійній взаємодії, як у випадку з рідиною.

    Дійсно, якщо досліджувати стан імпульсу та кінетичної енергії, доступних молекулам у газі, стани здебільшого порожні. На відміну від валентних електронів у твердому тілі, які в основному заповнюють найнижчі стани, доступні їм, існує багато-багато порожніх станів нижчої енергії для кожної молекули газу. Таким чином, легко змінити енергію молекули газу на дуже малу частку її поточної енергії, так як є так багато порожніх станів о. На цьому етапі можна наблизити наявні енергетичні стани як континуум, а молекули газу поводяться як класичні частинки. Традиційний газ описується розподілом Максвелла Больцмана, який визначає частку молекул газу, які будуть рухатися з будь-якою швидкістю, враховуючи температуру газу і масу кожної молекули. Цей опис стосується повітря навколо нас, до газу між зірками, і до газу в атмосферах зірок.

    Тверде, рідке та газ є стандартними «трьома станами речовини». Якщо ви іонізуєте gas— тобто, якщо відірвати електрон від значної частки атомів газу - він стає плазмою, четвертим станом речовини. Оскільки окремі частинки в плазмі електрично заряджені (або позитивні іони, або негативні електрони), електричні та магнітні поля можуть сильно впливати на поведінку плазми. Існує кілька способів створення плазми. Один - просто підняти температуру газу досить високо, щоб середня кінетична енергія будь-якої частинки була достатньо високою, щоб зіткнення мали тенденцію іонізувати молекули газу. Інший - світити іонізуюче випромінювання - як правило, ультрафіолетове або рентгенівське випромінювання - на газ. Міжзоряний газ навколо молодих масивних зірок, як правило, в основному іонізується в результаті випромінювання цих зірок, хоча температура самого газу недостатньо висока, щоб підтримувати цю іонізацію. Останнім способом іонізації газу є запуск через нього високоенергетичних частинок. Наприклад, якщо ви можете знімати електронний промінь через розбавлений газ, він буде схильний іонізувати газ, через який він проходить. Так створюються плазмові розрядні трубки.