С некоторых пор меня стало раздражать что многие называют плазму четвертым агрегатным состоянием. Все началось с того что я решил понять что такое плазма и можно ли её считать таковым состоянием.
Начнем как правильно, с определения:
Агрега́тное состоя́ние вещества (от лат. aggrego «присоединяю») — физическое состояние вещества, зависящее от соответствующего сочетания температуры и давления.
Это википедия, но вроде как подходит, а плазма:
Пла́зма (от греч. πλάσμα «вылепленное, оформленное») — ионизированный газ, одно из четырёх классических агрегатных состояний вещества.
И сразу вопросы:
1 - Если плазма газ, то не находится ли вещество в плазме в газообразном агрегатном состоянии? И если находится то как оно находится сразу в двух агрегатных состояниях?
2 - Зависит ли ионизация от температуры и давления?
3 - Возможна ли ионизация вещества в ином агрегатном состоянии и будет ли твердое ионизированное вещество или ионная жидкость пятым и шестым агрегатным состоянием?
Думаю все уже поняли да? Само возникновение таких вопросов говорит о том что что-то не так.
Начнем разбираться с определением основных агрегатных состояний.
Я считаю основой для агрегатного состояния температуру. Почему?
Просто при температуре равной -273 градуса по Цельсию, ну или нуле по Кельвину нет никакого давления. Ну вот совсем нет. Температура - это энергия движения атомов в веществе. Нет движения ничего ни на что не давит. Точнее силы взаимного притяжения и отталкивания никуда не делись, так что все-таки давит, но считали эту температуру именно исходя из того предположения что давления газа должно стать нулевым.
Итак: нет температуры, нет давления. Температура главнее, и есть еще одно подтверждение:
Точка плавления вещества не зависит от давления. Точка кипения жидкости зависит, точка стеклования зависит(это чистое предположение, извините если не прав, кто может проверить с вакуумной, или высокого давления, камерой проверьте пожалуйста и отпишитесь в комментариях), а точка плавления нет. Отсюда получаем два основных агрегатных состояния(уже удивительно, было то три):
1 - Твердое - молекулы вещества в узлах кристаллической решетки и мало от своего положения отклоняются.
2 - Подвижное - молекулы имеют энергию превышающую энергию разрыва кристаллической решетки, стараются отдалиться друг от друга.
Эти два агрегатных состояния так же делятся на два каждое, параметром давления. Давление - это энергия воздействия на рассматриваемое вещество внешней среды. Как правило рассматривается как сила воздействующая со всех сторон на вещество. Надавливание по поверхности - деформирующая или разрушающая нагрузка, мы сейчас не о ней. Старайтесь не путать давление и нагрузку.
Твердое на:
1 - Хрупкое - энергии движения атомов в кристаллической решетке не достаточно для "подхватывания" отделяющихся механически атомов. То есть атомы не могут сдвинуться с места достаточно, чтобы притянуть атомы от куска отрываемые.
2 - Пластичное - энергии атомов достаточно для препятствия механическому разрушению вещества. Ну то есть вещество за счет внутренней энергии атомов может подхватить другие атомы и не дать оторваться от куска.
Это к сведению следующий параграф учебника, твердые агрегатные состояния. Делятся точкой "Стеклования". Которая, я надеюсь, зависит не только от температуры, но и от давления. Ну должна зависеть.
Подвижное на:
1 - Жидкое - энергии атомов не достаточно чтобы занять весь доступный объем преодолев окружающее давление. Атомы занимают почти тот же объем что занимали бы если бы находились в узлах кристаллической решетки, но кристаллическая решетка отсутствует.
2 - Газообразное - Атомы хаотично движутся занимая весь объем который могут.
Опыт в доказательство:
Четыре основных агрегатных состояния. А где здесь плазма? Ну на мой взгляд нигде.
Почему? Сейчас объясню, для этого разберемся с ионизацией.
Иониза́ция — эндотермический процесс образования ионов из нейтральных атомов или молекул.
Положительно заряженный ион образуется, если электрон в молекуле получает достаточную энергию для преодоления потенциального барьера, равную ионизационному потенциалу. Отрицательно заряженный ион, наоборот, образуется при захвате дополнительного электрона атомом с высвобождением энергии.
Определение неправильное, но это мы сейчас поправим. Почему неправильное? Потому что с высвобождением энергии это экзотермический процесс, значит слово эндотермический здесь лишнее.
Итак:
Ионизация - процесс образования ионов из нейтральных атомов или молекул.
Берем вольфрамовую проволочку, подаем напряжение, и проволочка раскаляясь начинает светится, создавая вокруг себя облако электронов. Которые мы можем использовать например в вакуумном диоде. Ионизация? Ионизация. Плазма? Ну нет конечно, это же не газ, проволочка как была твердой так и осталась в твердом состоянии вещества. Правда поток электронов иногда называют электронным газом. И может этот поток и будет плазмой? Не могу решить, вопрос терминологии.
Думаю рассказывать про ионизацию воды солью рассказывать не надо. Не ново, не интересно.
А вот что при плавлении соли она становится ионной жидкостью знают не все. Теперь знаете.
Есть ионизация? Ну конечно! Есть плазма? Ну нет конечно!
Выводы: Ионизация - процесс отделения или присоединения электронов, а также образование свободных электронов или места для них. Только ионизированные вещества проводят электрический ток (смотри полупроводники и электролиты если сомневаешься). Ионизация не влияет на агрегатное состояние вещества. Следовательно плазма - не агрегатное состояние вещества, плазма это класс веществ являющихся проводниками в газообразном состоянии. Имеющие условия возникновения и поддержания проводимости. Может возникать при химической реакции, при нагревании, и пр...
Да, агрегатных состояний должно быть четыре основных(если не учитывать аллотропию кристаллических решеток.) Нет плазма к ним не относится.
Ну и напоследок: В одной книжке писателя фантаста прочитал что чтобы добраться до жидких веществ на юпитере космонавты взрывом удалили с него атмосферу, а потом эту жидкость собирали. Вот вам опыт, что будет с жидкостью если резко убрать давление газа:
Бабах и вся жидкость испарилась :)
