等離子體是什么?火焰是等離子體嗎?

火焰一般可以看做等離子體,不過構(gòu)成火焰的粒子的電離程度并不高。這將在后面進行詳細討論。那什么是等離子體呢?下面就來先為大家介紹它。

什么是等離子體?

等離子體又叫做電漿,被視為物質(zhì)的第4種形態(tài),或者稱為“超氣態(tài)”。簡單來說就是電離了的“氣體”,由離子、電子以及未電離的中性粒子組成,整體呈電中性。等離子體并不需要完全由離子構(gòu)成。

等離子體屬于非凝聚態(tài),構(gòu)成等離子體的粒子之間游離程度較高,粒子間的相互作用不強。至于凝聚態(tài),就是由大量處于聚集狀態(tài)的粒子構(gòu)成的物態(tài),液體和固體就是最常見的凝聚態(tài)。

什么是等離子體
等離子體并不神秘。氣體通常都是由分子或原子構(gòu)成的,而等離子體就是被電離(電離就是原子得到或者失去核外電子形成離子的一種過程,離子都帶電)的氣體。幾乎所有氣體都存在一定程度的電離,只是電離程度極低,因此并不能算作等離子體。并且物體要稱之為等離子體,還需要具備等離子體所具備的特性,比如存在等離子體振蕩、會受電磁場影響等。等離子體振蕩是等離子體中的電子在慣性和離子的靜電力作用下發(fā)生的簡諧振動。

等離子體是宇宙中最常見的物態(tài)。宇宙中最常見的天體就是恒星,星系也是由恒星構(gòu)成的,像太陽等恒星就是一個巨大的等離子體,它占了整個宇宙中物質(zhì)形態(tài)的99%。自然界中的閃電就是等離子體。用人工方法,如核聚變、核裂變,也可產(chǎn)生等離子體。

什么是等離子體

不同等離子體在溫度和密度方面差異巨大。以溫度劃分,等離子體可分為高溫等離子體和低溫等離子體。等離子體的溫度分別用電子溫度和離子溫度表示,兩者相等(或者說相差不多)則稱為高溫等離子體,不相等則稱為低溫等離子體。

最常見的等離子體是高溫等離子體。處于核聚變狀態(tài)的物質(zhì)、電弧、閃電、極光等都是高溫等離子體。高溫等離子體在切割、冶煉、焊接等領(lǐng)域都有廣泛的應用。

什么是等離子體
低溫等離子體又叫做非平衡態(tài)等離子,可以存在于常溫狀態(tài)。輝光放電、電暈放電等現(xiàn)象都可以產(chǎn)生低溫等離子體。日光燈(又叫做熒光燈)就是通過低壓狀態(tài)的汞蒸氣通電后會發(fā)生輝光放電,并發(fā)射出紫外線,激發(fā)熒光粉發(fā)光的。在日常生活中大家耳熟能詳?shù)牡入x子電視,就是利用低溫等離子體制成的顯示器。除此之外還有等離子體涂層。

什么是等離子體
(各種顏色的熒光燈)

什么是等離子體
(上圖為電暈放電現(xiàn)象)

為什么火焰屬于等離子體?

火焰也是物質(zhì),是燃燒時的產(chǎn)物,能夠發(fā)光發(fā)熱。在太空中,沒有重力作用,火焰會呈現(xiàn)為球形。

什么是等離子體
火焰的溫度有高有低,不同材質(zhì)燃燒時所形成的火焰,具有不同的溫度。打火機火焰的溫度大約在400度左右,酒精燈火焰的溫度在600~700度,普通爐火的溫度大約在800度左右,一般的紙張燃燒時產(chǎn)生的火焰溫度僅為200多度。

此外,火焰又分為焰心、中焰和外焰,其中外焰由于與氧氣或者氧化劑接觸更充分,燃燒反應也更充分,因此溫度更高。當可燃物與氧化劑接觸時,溫度達到著火點就會產(chǎn)生火焰。

什么是等離子體

一些材質(zhì)燃燒時還會產(chǎn)生一些固體小顆粒,在熱氣上升的帶動下夾雜在火焰中。不同的材質(zhì)在燃燒時,火焰的顏色也各不相同。

一般來說溫度越高,火焰中粒子的電離程度也就越高,火焰的溫度一般都很高,屬于高溫等離子體。一些溫度較低的火焰,由于電離程度太低,因此并不能完全算作等離子體,只能算是處于激發(fā)態(tài)(原子或者分子吸收能量后,被激發(fā)到高能級,尚未電離的狀態(tài))的高溫氣體。

上面已經(jīng)說過,磁場能夠影響等離子體。如果高溫火焰是等離子體的話,必然會受到強磁場的影響。實驗證明,火焰會受到磁場影響。

什么是等離子體
(如上圖實驗所示,磁場的變化能夠?qū)ο灎T火焰產(chǎn)生影響)

通過對等離子體有了一定的了解,相信大家也明白為什么火焰屬于等離子體了。

本文出自:科學探索菌?

原標題:什么是等離子體?火焰是等離子體嗎?