Khái niệm và phân loại Plasma

Khái niệm Plasma là gì?

Plasma là 1 trong 4 trạng thái cơ bản của vật chất. Được mô tả lần đầu tiên bởi nhà hóa học Irving Langmuir từ những năm 1920. Bao gồm 1 loại khí của các ion. Nói cách khác là các nguyên tửu đã loại bỏ 1 số electron tự do trong quỹ đạo của chúng.

Chúng mô tả hành vi của các hạt nhân nguyên tử bị ion hóa và các electron trong khu vực xung quanh. Rất đơn giản, mỗi hạt nhân này đều được treo lơ lửng trong 1 biển electron di động. Langmuir mô tả plasma như sau: “Ngoại trừ gần các điện cực có vỏ bọc chứa rất ít electron, khí ion hóa chứa ion và electron số lượng bằng nhau để kết quả điện tích không gian rất nhỏ. Chúng ta sử dụng tên plasma để mô tả vùng chứa điện tích cân bằng các ion và electron.”

Plasma có thể tạo ra một cách nhân tạo bằng cách đốt nóng 1 loại khí trung tính. Hoặc đặt vào 1 trường điện từ mạnh đến mức mà chất khí đó bị ion hóa trở nên ngày càng dẫn điện. Kết quả là các ion và electron tích điện bị ảnh hưởng bởi các trường điện từ tầm xa. Làm cho động lực học của chúng nhạy với trường điện hơn so với khí trung tính.

Phản ứng của plasma với trường điện từ được sử dụng trong nhiều thiết bị công nghệ hiện đại như TV plasma hoặc khắc plasma.

 

Khái niệm và phân loại Plasma

Plasma trong tự nhiên

Plasma, trạng thái thứ tư của vật chất cùng với thể rắn, thể lỏng và thể khí, là một hỗn hợp khí ion hóa, trong đó bao gồm các hạt mang điện như electron, ion, và kể cả các hạt trung hòa. Trong hỗn hợp đó, giá trị tuyệt đối của điện tích dương bằng giá trị tuyệt đối của điện tích âm.

Như vậy, plasma là hệ trung hòa điện tích, và là vật dẫn điện tốt. Tuy nhiên không phải lúc nào trong plasma điện tích dương cũng bằng điện tích âm, khi có sự mất cân bằng điện tích thì trong plasma sẽ sinh ra một điện trường mạnh để ngăn cản sự mất cân bằng và làm cho plasma này trở nên trung hòa về điện.

Nói một cách khác, mật độ hạt mang điện tích âm gần bằng mật độ hạt mang điện tích dương trong một đơn vị thể tích. Plasma trong tự nhiên tồn tại ở các ngân hà, mặt trời, sao chổi, tinh vân, cực quang, chớp, …

 

Khái niệm và phân loại Plasma

 

Sự hình thành plasma nhân tạo

Ở thể rắn, nguyên tử và phân tử hầu như ở vị trí cục bộ và ít di động. Mặc dù nguyên tử có dao động nhưng với biên độ nhỏ, nên thể rắn có thể tích và hình dạng rõ rệt. Khi được cung cấp thêm năng lượng, các nguyên tử dao động mạnh hơn, cấu trúc tinh thể bị phá hủy và chuyển sang thể lỏng.

Ở thể lỏng, các nguyên tử bắt đầu di động nhiều hơn nhưng vẫn còn ở trong tầm liên kết với các nguyên tử bên cạnh. Đây là trạng thái dính, nó có thể tích nhất định nhưng thay đổi tùy theo hình thể của vật chứa. Nếu thêm nhiều năng lượng hơn nữa, độ dính giảm; những thành phần cá nhân của trạng thái lỏng được “tự do” và bắt đầu di chuyển độc lập với nhau và thể lỏng chuyển trạng thái sang thể khí.

Thể khí không có thể tích và hình dạng nhất định nào cả. Tiếp tục cung cấp thêm năng lượng, đến một ngưỡng nào đó, thành phần trung hòa bị ion hóa và tạo thành một môi trường bao gồm hạt electron, ion và hạt trung hòa – đó là trạng thái plasma.

Khái niệm và phân loại Plasma

 

Hiện này có ba phương pháp chính tạo nên plasma là:

– Dùng các hạt có dòng năng lượng cao.

– Dùng điện trường kích thích.

– Dùng các sóng điện từ kích thích.

 

Khái niệm và phân loại Plasma

 

Phân loại

Người ta có thể phân loại plasma dựa vào nhiều tiêu chí khác nhau như nhiệt độ, mức độ ion hóa, mối quan hệ giữa vận tốc pha của sóng plasma và, vận tốc nhiệt của electron …

Dựa vào nhiệt độ, có thể được chia thành plasma nhiệt độ thấpplasma nhiệt độ cao:

Plasma nhiệt độ thấp (< 70.000 oC) lại được chia thành hai nhánh:

  • Plasma không cân bằng nhiệt (plasma lạnh): nhiệt độ electron lớn hơn rất nhiều nhiệt độ ion. Ví dụ: bóng đèn huỳnh quang, phóng điện phát quang, tivi plasma, …
  • Plasma cân bằng nhiệt: trong plasma, nhiệt độ electron bằng nhiệt độ ion.

ví dụ: Hồ quang điện, mỏ hàn plasma,…

Plasma nhiệt độ cao (> 70.000 – vài tỉ độ): chiếm 99% vũ trụ, ví dụ: mặt trời, các ngôi sao, thiên hà, bom hidro, phản ứng nhiệt hạch.

Để phân loại plasma dựa vào độ ion hóa, người ta đưa ra khái niệm bậc ion hóa:

(Với β là bậc ion hóa, ne,i là nồng độ các hạt mang điện và n0 là nồng độ các hạt khí trong môi trường)

Nhờ vào bậc ion hóa người ta chia plasma ra làm hai loại là:

Plasma ion hóa hoàn toàn: thường xảy ra ở nhiệt độ cao, lúc này, tính chất của plasma được xác định bởi tính chất của điện tử và ion chứa trong nó.

Plasma ion hóa một phần : xảy ra ở hầu hết các trường hợp plasma do con người tạo ra, chứa các electron tự do và phân tử trung hòa về điện.

 

Kết thúc phần 1 ! Xem tiếp phần 2 : https://congnghethammy.com/plasma-lanh-trong-y-te/


Công nghệ thẩm mỹ | Thiết bị thẩm mỹ | Review thiết bị thẩm mỹ | Sự kiện thẩm mỹ

Hotline : 0909.002.319

Email : amajsc2017@gmail.com

Website : www.congnghethammy.com

One thought on “Khái niệm và phân loại Plasma

Trả lời

Email của bạn sẽ không được hiển thị công khai. Các trường bắt buộc được đánh dấu *