等离子态

时间:2024-05-09 23:03:02编辑:优化君

是不是任何物质都有固态,液态,气态,等离子态这四种状态?

看了以下的内容你就知道答案了
自然界的各种物质都是由大量微观粒子构成的。当大量微观粒子在一定的压强和温度下相互聚集为一种稳定的状态时,就叫做"物质的一种状态",简称为物态。在19世纪,人们还只能根据物质的宏观特征来区分物质的状态,那时还只知道有三种状态,即固态、液态和气态。初中讲物态变化,就是讲这三种常见的物质状态间的变化问题。
气体物质处于高温条件下,原子、分子激烈碰撞被电离,或者气体物质被射线照射以后,原子被电离,整个气体含有足够数量的离子和带负电的电子,而且一般情况下正负电荷量几乎处处相等,这种聚集态叫等离子态。如果物质处于极高的压力作用下,例如压强超过大气压的140万倍,组成物质的所有原子的电子壳层都会被"挤破",电子都变成为"公有",原子失去了它原来的化学特征。这些"光身"的原子核在高压作用下会紧密地堆积起来(当然,再紧密也会有电子存在和活动的空隙),成为密度非常大的(大约是水的密度的3万至6.5万倍)状态,称为超固态。有些书籍把等离子态称为物质的第四态,把超固态称为物质的第五种状态。
进一步从物质的内部结构去考虑,物态就远不止这几种了。例如,在固体物质中,有的其内部微观粒子呈周期性、对称性的规则排列,称为结晶态。而另外一些,如玻璃、沥青等物质,常温下虽然也有固定的形状和体积,不能流动,但其内部结构则更像液体,称为玻璃态(非晶体)。还有一些有机物质,能够流动,又具有某些晶体的光学特性,是介于液态和结晶态之间的状态,称为液晶态。很多物质在极低的温度下,会出现电阻消失的现象,称为超导态;在极低的温度下,某些液体的粘滞性会完全消失,叫做超流态。在巨大的压力下,平时是气体的氢,可以转变为具有金属特性的固态,称为金属氢态。天文学家发现,在宇宙中存在着比超固态密度更大的物质状态,例如组成中子星的中子态,还有密度更高的超子态、反常中子态、黑洞等等。由于反粒子,如反质子、反电子、反中子等都已被发现,有人预言在宇宙中会存在着全部由反粒子构成的反物质世界,但还没有得到证实。1998年6月3日,美国发射的航天飞机"发现者"号装载了一台α磁谱仪,期望探测到宇宙空间中可能存在的反物质,其中一个关键部件是由中国科学院电工研究所制造的直径1200mm、高800mm、中心磁感强度为0.1340T的永久磁体。
总之,从物质的内部结构去分析,物态的种类很多,并且随着科学技术的进步,人们对物质世界的认识会继续深入,更多的物态会被发现和被人所认识。
有时同一种物质在某种温度和压力下,有几种不同的物态同时存在,例如水处于密闭的容器中,下部是水而上部是水蒸气,就是液态与气态共存的情形.其他还有固气两态共存、固液两态共存或固、液、气三态共存的情形。
一般说来,任何一种物质,在温度、压强等发生变化时,都会呈现不同的物态,研究物态变化对于深入了解物质的结构及性质,对于研制新材料及新物质,都具有很大的现实意义。
自然界里雨雪的形成,是很有代表性的物态变化过程。地面上的水蒸发成为水汽,升到高空与寒冷空气接触,水汽便凝结成小水滴,形成云。当温度下降,而又有凝聚核心的时候,就会凝结成大水滴下降而为雨。一滴雨点要比云中的小水滴大上几千倍,小水滴一定要在它的体积增加到很大时才会变成雨落下来。如果温度低于0°C,水汽在空中就可能形成雪。
雪是结晶的水。水汽凝华而成的微小晶体叫水晶。当水晶在大气中随着气流上下翻腾,聚集起来变得足够大时,就成为雪花向地面飘落。雪花的形状多为六角形,也有针状、柱状或不规则形状的。某些雪花的直径可大于2.5厘米。雪花的大小取决于温度,温度越低,形成的雪花越小。由于构成雪片的结晶能反射光,所以雪片呈白色。
当过冷水滴碰撞在冰晶(或雪花)上,则成霰,霰在积雨云中随着气流多次升降,不断与雪花、小水滴等合并,形成透明层与不透明层交替的冰块,落到地面,这就是雹。
地表面上的空气中含有水汽,当水汽的含量达到饱和时凝结成水滴,这就是露,如果地表气温降到0°C以下时,则水汽直接凝结为固态,就是霜


什么是等离子态

等离子态
物质有三种状态:固态、液态和气态。其实物质还有第四种状态,那就是等离子态。
等离子态又叫做物质的第四态,它是气体,不过其原子失去电子形成自由电子和
正离子,因为两者的量相等因此又叫做等离子态,它可导电而且受磁场影响,热气体中,因为原子高速碰撞而造成电离现象,形成等离子态,太阳内部的气体就是其中一个例子.低温气体,负电子和正离子会再结合,因此不会形成等离子态.在萤光灯内,存在低压汞蒸汽及一些惰性气体,在高电压下,电子急剧加速,碰撞而造成更多电子及正离子,形成等离子态,过程中汞原子被激发至激发态,由激发态跃至基态,发出电磁波,主要为紫外辐射,紫外辐射投射到管壁的荧光粉时,再转为可见光.
为了克服氢核间的强劲排斥力而进行核熔合作用,两氢核必须高速碰撞,而所需温度高达千万度摄氏,太阳内?依kao)筛胶洗颂跫?但如要发展受「控制的热核熔合」作用,没有容器可忍受此高温而不熔解,利用磁场将等离子体困在磁场内,使它在高温下进行核熔合,这方法仍未成功,仍有待进一步研究.
我们知道,把冰加热到一定程度,它就会变成液态的水,如果继续升高温度,液态的水就会变成气态,如果继续升高温度到几千度以上,气体的原子就会抛掉身上的电子,发生气体的电离化现象,物理学家把电离化的气体就叫做等离子态。
在茫茫无际的宇宙空间里,等离子态是一种普遍存在的状态。宇宙中大部分发光的星球内部温度和压力都很高,这些星球内部的物质差不多都处于等离子态。只有那些昏暗的行星和分散的星际物质里才可以找到固态、液态和气态的物质。
就在我们周围,也经常看到等离子态的物质。在日光灯和霓虹灯的灯管里,在眩目的白炽电弧里,都能找到它的踪迹。另外,在地球周围的电离层里,在美丽的极光、大气中的闪光放电和流星的尾巴里,也能找到奇妙的等离子态。
除了等离子态外,科学家还发现了“超固态”和“中子态”。宇宙中存在一颗白矮星,它的密度很大,大约是水的3600万到几亿倍。一立方厘米白矮星上的物质就有100~200公斤重,这是怎么回事呢?
原来,普通物质内部的原子与原子之间有很大的空隙,但是在白矮星里面,压力和温度都很大,在几百万个大气压的压力下,不但原子之间的空隙被压缩了,就是原子外围的电子层也被压缩了。所有的原子核和原子都紧紧地挤在一起,物质里面不再有什么空隙,因此物质就特别重,这样的物质就是超固态。科学家推测,不但白矮星内部充满了超固态物质,在地球中心一定也存在着超固态物质。
假如在超固态物质上再加上巨大的压力,原子核只好被迫解散,从里面放出质子和中子。放出的质子在极大的压力下会跟电子结合成中子。这样一来,物质的结构就发生了根本性的改变,原来是原子核和电子,现在都变成了中子。这样的状态就叫做“中子态”。
中子态物质的密度大得更是吓人,它比超固态物质还要大10多万倍。一个火柴盒那么大的中子态物质,就有30亿吨重,要用96000台重型火车头才能拉动它。
宏观物质在一定的压力下随温度升高由固态变成液态,再变为气态(有的直接变成气态)。当温度继续升高,气态分子热运动加剧。当温度足够高时,分子中的原子由于获得了足够大的动能,便开始彼此分离。分子受热时分裂成原子状态的过程称为离解。若进一步提高温度,原子的外层电子会摆脱原子核的束缚成为自由电子。失去电子的原子变成带电的离子,这个过程称电离。发生电离(无论是部分电离还是完全电离)的气体称之为等离子体(或等离子态)。等离子体是由带正、负电荷的粒子组成的气体。由于正负电荷总数相等,故等离子体的净电荷等于零。
等离子态与固、液、气三态相比无论在组成上还是在性质上均有本质区别。首先,气体通常是不导电的,等离子体则是一种导电流体。其次,组成粒子间的作用力不同。气体分子间不存在净的电磁力,而等离子中的带电粒子间存在库仑力,并由此导致带电粒子群的种种特有的集体运动。另外,作为一个带电粒子系,等离子体的运动行为明显的受到电磁场的影响和约束。
根据离子温度与电子温度是否达到热平衡,可把等离子体分为平衡等离子体和非平衡等离子体。在平衡等离子体中,各种粒子的温度几乎相等。在非平衡等离子体中电子温度与离子温度相差很大。
通常把电离度小于0.1%的气体称弱电离气体,也称低温等离子体。电离度大于0.1%的称为强电离等离子体,也称高温等离子体。
等离子体在工业上的应用具有十分广阔的前景。高温等离子体的重要应用是受控核聚变。低温等离子体用于切割、焊接和喷涂以及制造各种新型的电光源与显示器等。
等离子体在自然界中是普遍存在的。例如,太阳、恒星、银河系、河外星系中的大部分星际物质都处于等离子体状态。地球上南北极有时发生的五颜六色的极光、夏日雷雨时出现的闪电和绚丽多彩的霓虹灯、日光灯等都与等离子体现象密切有关。


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