Un drum lung a condus omul la cunoașterea plasmei, la utilizarea sa în diverse ramuri ale tehnologiei. Atunci când știința și tehnologia au inclus plasmă în sfera atenției lor, creșterea cunoștințelor despre aceasta și aplicarea ei practică a mers prin salturi și limite. Aici a apărut chimia plasmei și tehnologia chimică plasmă.
În lumea modernă, plasma dobândește caracterul și relevanța în masă. Multe dispozitive și dispozitive au fost descoperite în studiul bazei de plasmă, care sunt utilizate în diverse ramuri ale tehnologiei.
Am început această cercetare, pentru că m-am interesat de a patra stare de materie - plasmă, care încă nu este înțeleasă în lumea modernă.
1) Să studieze modul în care se desfășoară studii de plasmă într-o societate științifică modernă.
2) Ce ne aduce studiul fenomenelor de plasmă în viitor?
3) Pe baza cercetării mele, arătați că studiul ulterior al celei de a patra stări a materiei poate deschide o cale imensă și de neimaginat în explorarea cosmosului.
Ideea lucrării: pe baza cercetării mele, pentru a arăta rolul pe care îl joacă plasma în lumea modernă, pentru a-și arăta relevanța. Oferiți o definiție inteligibilă a plasmei. Spuneți despre metodele de studiere a fenomenelor de plasmă în timpul nostru.
În timpul cercetării mele, am folosit următoarele metode de cercetare:
1) Crearea de noi teorii bazate pe studiul fenomenelor plasmei și a regularităților sale.
2) Pentru a recrea anumite tipuri (stări) de plasmă în practică.
Rezultatele cercetării mele au făcut posibilă tragerea concluziilor care,
că plasma rămâne insuficient înțeleasă în lumea modernă, dar devine deja relevantă și masivă. Într-o societate științifică modernă există tot mai mulți oameni care încep să exploreze plasmă. Pe baza studiului fenomenelor de plasmă, puteți deschide o fereastră în viitorul explorării spațiului.
Neretin Vladimir Konstantinovici
Teritoriul Krasnodar, cartierul Pavlovsky, st. Pavlovskaya
municipală autonomă de învățământ
Școala secundară nr.2
Un drum lung a condus omul la cunoașterea plasmei, la utilizarea sa în diverse ramuri ale tehnologiei. Atunci când știința și tehnologia au inclus plasmă în sfera atenției lor, creșterea cunoștințelor despre aceasta și aplicarea ei practică a mers prin salturi și limite. Aici a apărut chimia plasmei și tehnologia chimică plasmă.
Plasma este o stare de materie, cea mai abundentă în spațiu și posedă proprietăți foarte interesante, care sunt din ce în ce mai folosite în dezvoltarea dedicată marilor probleme ale tehnologiei moderne. De exemplu, Soarele și stelele sunt exemple de plasmă la temperatură înaltă.
Dar ce este plasma? Cum poate umanitatea să gestioneze acest dar uimitor în viitor? Voi spune despre asta în munca mea de cercetare.
Istoria descoperirii de plasmă
A patra stare a materiei a fost deschis W. Crookes (fig. 1, apendicele Art. I), în 1879 Anul și se numește „plasmă“ de I. Langmuir (fig. 2, anexa Art. I) în 1928, accesul universal datorită asocierii cu a patra stare (plasmă) cu plasma sanguină.
I. Langmuir a scris: „Eliminarea spațiu între electrozi, în cazul în care o cantitate mică de electroni detectate, ioni de gaz ionizat și electroni cuprinde substanțial cantități egale, în care încărcătura totală a sistemului este foarte mic. Folosim termenul "plasmă" pentru a descrie această regiune, în general neutră din punct de vedere electric, compusă din ioni și electroni. " [Artsimovich LA "Fizica elementară a plasmei"].
Gazul trece într-o stare de plasmă dacă unii dintre atomii constituenți (molecule) dintr-un motiv au pierdut unul sau mai mulți electroni, adică transformat în ioni pozitivi. În unele cazuri, într-o plasmă, ca rezultat al "lipirii" electronilor la atomi neutri, pot apărea și ioni negativi.
Dacă nu există particule neutre în gaz, plasma se numește ionizat complet. Plasma respectă legile privind gazele și se comportă ca gaze în multe privințe. În același timp, comportamentul plasmei într-o serie de cazuri, mai ales atunci când este expus câmpurilor electrice și magnetice, este atât de neobișnuit încât este adesea denumit o nouă stare de materie nouă.
Lăsați într-un vas închis din materiale foarte refractare, să existe o cantitate mică de substanță. Să începem încălzirea vasului, crescând treptat temperatura acestuia.
În cazul în care substanța inițială conținută în vas, a fost în stare solidă, la un moment dat, va începe să se topească, iar la temperaturi mai ridicate pentru a se evapora iar gazul rezultat umple uniform întregul volum. Atunci când temperatura atinge un nivel suficient de ridicat, toate moleculele de gaze (dacă acesta este un gaz molecular) disociază, adică se va dezintegra în atomi separați.
Ca rezultat, vasul va conține un amestec gazos de elemente, din care consta substanța. Atomii acestor elemente se vor mișca rapid și aleatoriu, trăind din când în când o coliziune între ele. Viteza medie a mișcării termice haotice a atomilor crește proporțional cu rădăcina pătrată a temperaturii absolute a gazului. Este mai mare, cu cât este mai ușor gazul, adică cu atât este mai mică masa atomică a substanței.
Starea de fază a majorității materiei din univers este plasmă. Toate spațiile interstelare și chiar stelele sunt umplute cu plasmă, deși foarte rarefiate.
De exemplu, puteți aduce planeta Jupiter, care a concentrat în sine majoritatea problemei sistemului solar, care se află în starea "non-plasmă". În acest caz, masa Jupiter este doar aproximativ 0,1% din masa sistemului solar, iar volumul este chiar mai mic - doar 10-15%. Cele mai mici particule de praf care umple spațiul exterior și poartă o anumită încărcătură electrică, în agregate, pot fi considerate ca o plasmă constând din particule încărcate super-grele.
Acest tabel prezintă cele mai frecvente forme de plasmă:
Plasma artificială creată (anexa III)
Realizarea de oameni de știință în domeniul cercetării plasmei
Valoarea record a fost atins la special laborator setare Z mașinii (Fig. 5a, 5b, 5c, apendicele art. VI), care este un accelerator de particule particular și un generator de raze X puternice, care a fost proiectat pentru a simula condițiile unei explozii nucleare. De obicei, pentru a obține plasma de temperatură ridicată în instalare a trecut impulsuri ultrascurte de curent electric de 20 Mill. Amperi Subtile prin firul de tungsten. În experimentul efectuat în loc de oțelul de tungsten a fost utilizat, și cu acest lucru oamenii de știință încearcă să leagă rezultatul.
Pentru comparație, temperatura regiunilor interioare ale Soarelui este de aproximativ 15 milioane de grade, iar temperatura atinsă în timpul experimentelor pe TC nu a depășit 500 de milioane de grade. [IA Kotelnikov, G.V. Stupakov - Prelegerile despre fizica plasmei, manual pentru elevii de anul III din domeniul fizic al NSU].
- Cele mai simple metode de obținere a plasmei
Curs de experiență:
- De la început, am scos un vas de sticlă de la cuptorul cu microunde, pe care produsele se roteau în timp ce se încălzeau.
- Apoi am introdus un mic fascicul laser în gaura centrală din cuptorul cu microunde și l-am aprins.
- După aceea am acoperit paharul cu un borcan de sticlă, apoi am închis cuptorul cu microunde, l-am pornit, am setat funcția de încălzire a hranei.
- După o anumită perioadă de timp, se poate vedea cum se formează plasma într-un borcan de sticlă cu un fascicul luminat.
Concluzie: datorită acestui experiment simplu, se poate vedea cum este ionizat gazul sub influența temperaturii și astfel se obține o plasmă parțial ionizată.
- Primirea unei descărcări cu arc de la transformatorul Tesla, construită pe pentodul GU-81 M
După cum se știe, se poate obține o plasmă cu descărcare în gaz scăzută cu gaze cu descărcări de scânteie, arc și strălucire. Dar am decis să opresc în detaliu obținerea unei plasme de temperatură joasă dintr-o descărcare cu arc (figurile 6a, 6b, 6c, 6d, apendicele VIII-IX). Pentru a face acest lucru, aveam nevoie de următorul echipament: pentode GU-81 M; 2 condensatoare ceramice de înaltă frecvență KVI-3; ILO de la cuptorul cu microunde; diode; conductă din polietilenă; fire de cupru cu un diametru de 1-1,5 mm, 0,16 mm și 0,5 mm; bit, sub forma unui bolț metalic; placaj.
Progresul experimentului:
Aparatul în sine este un oscilator de înaltă frecvență puternic configurată pentru puternic pentodă încălzite direct SU-81m, care circuitul de oscilație cuplate inductiv cu circuitul secundar, reglat la rezonanță.
Condensatorul C2 stabilește frecvența generatorului. La această valoare, frecvența este de aproximativ 400 kHz. Acest condensator trebuie să fie neapărat ceramică de înaltă frecvență (KVI-2, KVI-3, K15U-1), alte tipuri nu se potrivesc! Tensiunea de funcționare a condensatorului trebuie să fie de cel puțin 10 kV.
Am 2 condensatoare paralel KVI-3 pentru 16 kV, o capacitate de 470 pF fiecare, în timp ce ele sunt încălzite pentru o lungă perioadă de timp în timpul funcționării prelungite.
Generatorul este alimentat de la MOT (transformatorul cuptorului cu microunde), la care este conectat un dublator pe condensatorul C1 și dioda VD1. Ieșirea produce o tensiune de aproximativ 5 kV, care se încarcă sub sarcină la 4 KV.
Întreaga construcție este asamblată pe baza placajului. L1 bobina primară și bobina de feedback L2 este înfășurat pe carcasa unui tub de polietilenă cu un diametru de 11 cm și o înălțime de 16 cm. L1 bobina primară este bobinat mai întâi și se află mai jos. Conține 35 de fire de cupru cu un diametru de 1-1,5 mm și bobinează bobina la înfășurare. Feedback-ul de comunicare Înfășurarea L2 lichidată la o distanță de înfășurarea primară a cel puțin 2 cm, pentru a evita defalcare și cuprinde 22 de spire de sârmă de 0,5 mm bobinaj, de asemenea, rândul său, la rândul său. Înfășurarea secundară L3 este înfășurată pe o țeavă de 5,5 cm în diametru și înaltă de 40 cm printr-o sârmă de 0,16 mm. În partea superioară a înfășurării secundare, este necesar să se instaleze un terminal de descărcare sub formă de știft metalic.
Mai întâi, porniți lampa și numai după 10 secunde anodul este furnizat. Aduceți o lampă fluorescentă la înfășurarea secundară. În cazul în care generatorul este asamblat corect, atunci un stropitor cu o lungime de cel puțin 15 cm ar trebui să lovească știftul metalic, iar lampa fluorescentă ar trebui să strălucească intens. În absența generării, bornele înfășurării L2 sunt schimbate.
Pericole de evitat:
- Pentru a evita arsurile, nu atingeți scânteia cu mâinile. Și utilizați numai un obiect metalic la pământ.
- Atingerea părților neizolate ale generatorului este fatală.
- Porniți întotdeauna lampa până când se aplică tensiunea anodică.
Concluzie: datorită experienței mele, este posibil să se urmărească modul în care unul dintre tipurile de curenți electrici se formează într-o descărcare cu arc de gaz, un caz special al existenței unei plasme constând dintr-un gaz ionizat, quasineutral electric.