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物质第四态——等离子态

发布时间:2025-03-27 17:28    文章来源:市科协

日常生活中,我们接触到的物质的形态,主要是固态、液态和气态三种,每一种物质都随着外部条件不同而在三种形态上进行着转换(个别的会从固态直接到气态)。如水在0℃以下是固态(冰)0℃到100℃是液态(水)100℃以上则为气态(水蒸汽)随着科学的发展,人们发现物质的形态越来越多在超高温下物质会呈现第四态等离子态在超低温下物质呈第五态低温态......今天给大家介绍物质的第四态—等离子态。

一、等离子态的形成

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)。当温度足够高时,分子中的原子由于获得了足够大的动能,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)。

等离子体在宇宙中是很常见的,很多恒星都是等离子体,太阳就是一大等离子体,因内部连续热核反应,使其原子已全部处于离化状态。等离子体在地球上也不罕见,分自然形成的和人造的两类,自然形成的如电离层、极光、闪电等都是;人造的如原子弹爆炸,炸药爆炸、辉光放电及电弧等离子体等。可见无论物理的或化学的方法,只要能量足够集中,就可产生等离子

二、等离子体(态)的特点

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受到电磁场的影响和约束。

三、等离子态的应用

等离子态(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。用氧-乙炔火焰切割金属,只能切割钢材,且厚度不能太大对于铜、铝、不锈钢等则无能为力,因为这些材料的导热率高,切割时温度很快传开,切口处不能迅速熔化。电弧等离子体因其温度通常比氧-乙炔焰高近三倍,能在瞬间造成极高的温度梯度,形成切口,且切口光滑,切缝很窄。在医学手术中,等离子体产生精致而形状不变的等离子矩,它代替现用的手术刀用于人体手术有很大的优点:1.因焰流温度高,能做到绝对无菌;2.当组织被切开时,边缘瞬间便因高温封闭,做到无血手术3.因其温度梯度大,切口附近的组织不受影响。

总之等离子态(在科学技术中前景广阔,很多方面都可利用。在未来的科学发展中,新发现的物质某些其它形态,同样可大显身手,造福人类。