Vikipeedia

Plasma: erinevus redaktsioonide vahel

Sirvi ajalugu interaktiivselt
← Vanem muudatusUuem muudatus →
Eemaldatud sisu Lisatud sisu
VisuaalneVikitekst
Quibik (arutelu | kaastöö)
905 muudatust
Quibik (arutelu | kaastöö)
905 muudatust
PResümee puudub
1. rida:
{{Koolitöö|14. novembril 2011|kool=TÜ loodus- ja tehnoloogiateaduskond}}
{{tõlkida}}
{{keeletoimeta}}
:''Sõna teiste tähenduste kohta vaata [[Plasma (täpsustus)]].''
[[File:Plasma-lamp 2.jpg|thumb|right| [[Plasmakera]] on illustratsiooniks mõnedele keerulisematele plasmanähtustele, nagu filamentatsioon<!--[[Current filament|filamentation]]-->. Nähtav [[kiirgus]] on põhjustatud neutraalsete [[aatom]]ite ja [[ioon]]ide põrkumisel [[elektron]]idega tekkinud ergastuste relaksatsioonist. Neis protsessides kiiratava valguse [[spekter]] on igal aatomil ja ioonil spetsiifiline ning selle spektri mõõtmine võimaldab kindlaks määrata, millistest [[Keemiline_element|elementidest]] plasma koosneb.]]
 
[[Füüsika]]s ja [[keemia]]s tähendab '''plasma''' [[agregaatolek]]ut, mis sarnaneb [[gaas]]ile, kuid kus teatud hulk osakesi on [[ionisatsioon|ioniseeritud]]. Ionisatsiooni toimumiseks on osakesele vaja anda [[energia]]hulk, mis on suurem antud osakese [[ionisatsioonienergia]]st. Ioniseerimata gaasi ja kergelt ioniseeritud gaasi käitumise määravad valdavalt gaasi osakeste binaarsed (kahe osakese vahelised) põrked. Kui gaasi [[ionisatsiooniaste]] on piisavalt kõrge, hakkavad selle käitumist olulisel määral mõjutama [[elektrodünaamika|elektrodünaamilised]] ja [[magnethüdrodünaamika|magnethüdrodünaamilised]] efektid. Teatud piirist loetakse sellist aine olekut plasmaks.
 
Plasmal leidub [[tahkis]]te, [[vedelik]]e ja [[gaas]]idega võrreldes võrdlemisi erinevaid omadusi, mistõttu loetakse teda eraldiseisvaks [[agregaatolek]]uks (aine neljandaks olekuks). Erinevalt gaasilisest olekust võib plasma [[magnetväli|magnetvälja]] olemasolul moodustada struktuure, nagu näiteks [[filament|filamendid]], joad ja [[topeltkiht|topeltkihid]]. Plasma on [[universum]]is [[barüonaine|tavaaine]] kõige levinumaks agregaatolekuks, millest enamik eksisteerib hõreda [[galaktikatevaheline keskkond|galaktikatevahelise plasmana]] <!--(particularly [[intracluster medium]])--> ja tähtedes.
11. rida ⟶ 13. rida:
 
===Plasma definitsioon===
Sageli defineeritakse plasmat kui ioniseeritud gaasi, mis on peaaegu elektriliselt neutraalne (laeng on võrdne nulliga või väga väike) ja mis koosneb märkimisväärsel hulgal elektriliselt laetud osakestest, mis on suutelised muutma kogu süsteemi elektrilisi omadusi ja käitumist.<ref name="Fridman">{{cite book|author=A. Fridman|title=Plasma Chemistry|url=http://books.google.com/books?id=ZzmtGEHCC9MC|publisher=Cambridge University Press|year=2008|isbn=0521847353}}</ref>
Sõna '''plasma''' tuleneb kreekakeelsest sõnast ''plásma'', verb ''plássein'', mis tähendab "vormima" või "kujutama".<ref>http://dictionary.reference.com/browse/plasma</ref> Termini '''plasma''' võttis esmakordselt kasutusele [[Irving Langmuir]] [[1928]], sest tema loodud mitmekomponendiline kõrgelt ioniseeritud gaas meenutas talle [[vereplasma]]t.<ref name="Fridman" />

Mitterangelt kirjeldatakse plasmat kui keskkonda, mis koosneb positiivselt ([[ioon]]id) ja negatiivselt ([[elektron]]id) laetud osakestest, millede summaarne laeng on ligikaudu võrdne nulliga. On oluline ära märkida, et need osakesed ei olepole "vabad". Laengute liikudes tekitavad nad [[elektrivool]]u, mis tekitab omakorda magnetvälja, mille kaudu osakesed mõjutavad teineteist. See juhib omakorda nende kollektiivset käitumist suure arvu [[vabadusaste|vabadusastmetega]].<ref name="Sturrock">{{cite book |title=Plasma Physics: An Introduction to the Theory of Astrophysical, Geophysical & Laboratory Plasmas. |last=Sturrock |first=Peter A. |year=1994 |publisher=Cambridge University Press |isbn=0521448107}}</ref><ref>{{cite book |title=The Framework of Plasma Physics |author=Hazeltine, R.D.; Waelbroeck, F.L. |year=2004 |publisher=Westview Press. |isbn=0738200476}}
</ref> Plasmat defineeritakse ka järgnevate kriteeriumite abil (kui aine olek vastab nendele kriteeriumitele, on tegemist plasmaga):<ref name="Hazeltine">{{cite book|author=R. O. Dendy|title=Plasma Dynamics|url=http://books.google.com/?id=S1C6-4OBOeYC|publisher=Oxford University Press|year=1990|isbn=0198520417}}</ref><ref>{{cite book|author=Daniel Hastings, Henry Garrett|title=Spacecraft-Environment Interactions|isbn=0521471281|publisher=Cambridge University Press|year=2000}}</ref>
 
#'''Plasmalähendus''': Laetud osakesed peavad olema teineteisele küllalt ligidallähedal, nii et üksnesvaid kõige lähema osakesega interakteerumise asemel mõjutab iga osake mitut teist ligidal asuvat osakest ühtaegu (taolised kollektiivsed nähtused ongi plasma eripärakseripära). Plasmalähendus peab paika, kui laengukandjate arv konkreetse osakese mõjuraaduse (ehk [[Debye kaugus]]e,{{#tag:ref|Debye kaugustvarjestuse nimetatakse ka ''ekraneerimiskauguseks'' või ''polarisatsioonikauguseks''.<ref name="FK-33"/>|group="nb"}}kauguse]], mis moodustab "Debye kerasfääri")<ref name="FK-33">{{Viide| perekonnanimi=Frank-Kamenetski| eesnimi=David| aasta=1971| pealkiri=Plasmaolek – aine neljas olek| väljaandmise koht=Tallinn| kirjastaja=Valgus| lehekülg=33}}</ref> ulatuses ühest suurem, et eksisteeriks laetud osakeste kollektiivne käitumine. Debye sfääri jääv keskmine osakeste arv on määratud [[plasma parameeter|plasma parameetriga]] "Λ" (suur [[kreeka tähestik|kreeka täht]] [[lambda]]).
#'''Põhiosa interaktsioonid''': Debye varjestuse kaugus (defineeritud ülal) on plasma lineaarmõõtmetegafüüsiliste mõõtmetega võrreldes väike. Selle kriteeriumi tähendus on, et plasma põhiosa interaktsioonid omavad servadel toimuvatest, kus ilmnevad äärenähtused, suuremat tähtsust. Kui see tingimus on täidetud on plasma kvaasineutraalne.
#'''Plasmasagedus''': Elektronide [[plasmasagedus]]plasma sagedus (mis mõõdab elektronide laengutiheduse kiireid võnkumisi ehk [[plasmavõnkumineplasma ostsillatsioonid|plasmavõnkumisi]]{{#tag:ref|Plasmavõnkumisiplasma nimetatakse ka ''elektrostaatilisteks võnkumisteks'' või ''Langmuiri võnkumisteks'' (nende esmakordse käsitleja ja plasmafüüsika rajaja [[Irving Langmuirostsillatsioone]]i auks).<ref name="FK-23-24"/>|group="nb"}})<ref name="FK-23-24">{{Viide| perekonnanimi=Frank-Kamenetski| eesnimi=David| aasta=1971| pealkiri=Plasmaolek – aine neljas olek| väljaandmise koht=Tallinn| kirjastaja=Valgus| leheküljed=23–24}}</ref> on elektron-neutraalne põrkesagedusega (mis mõõdab elektronide ja neutraalsete osakeste põrgete sagedust) võrreldes suur. Kui see tingimus on täidetud, on elektrostaatilised interaktsioonid gaaside tavaliste gaaside kineetikaprotsessidega võrreldes domineerivad.
 
===Plasma füüsikaliste parameetrite ulatus===
 
Plasma parameetrid võivad omada väärtusi mitmete suurusjärkude ulatuses, kuid vaatamata sellele on suurusjärkudes erinevate parameetritega plasmade käitumine sarnane.<!--(see [[plasma scaling]])-->. Järgnev tabel käsitleb klassikalisi atomaarseid plasmasid ning jätab välja eksootilisemad kvantplasmad, nagu [[kvark-gluuon plasma]]d:
 
[[File:Plasma scaling.svg|thumb|250px|'''Plasmade ulatused'''. Elektronide kontsentratsioon kasvab vertikaalsuunas alt üles, temperatuur kasvab horisontaalsuunas vasakult paremale. Vabu elektrone metallis võib lugeda elektronplasmaks.<ref>{{cite journal|author=Peratt, A. L.|bibcode=1996Ap&SS.242...93P |title=Advances in Numerical Modeling of Astrophysical and Space Plasmas|year=1966|journal=Astrophysics and Space Science|volume=242|issue=1–2|pages=93–163|doi=10.1007/BF00645112}}</ref>]]
53. rida ⟶ 58. rida:
 
===Ionisatsiooniaste===
PlasmaEt eksisteerimiseksplasma eksiteeriks, on tarvis [[ionisatsioon]]i olemasolu. Mõiste "plasma tihedus" all mõeldakse tavaliselt elektronide tihedust:, see on vabade elektronide arv ruumalaühiku kohta. Plasma [[ionisatsiooniaste]] on elektrone kaotanud (või juurde saanud) aatomite suhtarv ning on määratud eelkõige temperatuurigatemperatuuri kaudu. Isegi osaliselt ioniseeritud gaas, kus vaid 1% osakestest on ioniseeritud, võib omada plasmale iseloomulikke jooni (näiteks reageerimine magnetväljadele ja suur [[elektrijuhtivus]]).
 
===Temperatuurid===
59. rida ⟶ 64. rida:
Plasma temperatuuri mõõdetakse enamasti [[kelvin]]ites või [[elektronvolt]]ides ning on – mitteformaalselt – soojusliku kineetilise energia mõõduks osakese kohta. Ionisatsiooni alal hoidmiseks on tavaliselt vaja väga kõrgeid temperatuure, mis on üheks plasmat eristavaks omaduseks. Plasma ionisatsiooniaste on määratud "elektrontemperatuuri" ja [[ionisatsioonienergia]] suhtega (ning nõrgemalt tihedusega). Seda seost nimetatakse [[Saha võrrand]]iks. Madalatel temperatuuridel kipuvad ioonid ja elektronid rekombineeruma aatomiteks<ref name="Nicholson">{{cite book |title=Introduction to Plasma Theory |last=Nicholson |first= Dwight R. |year=1983 |publisher=John Wiley & Sons |isbn=047109045X}}</ref> ja plasma muutub pikapeale gaasiks.
 
Enamikel juhtudel on elektronid küllalt ligidal [[soojuslik tasakaal|soojuslikule tasakaalule]], nii et nende temperatuur on küllalt hästi defineeritud, isegi kui eksisteerib oluline kõrvalekalle [[Maxwell–Boltzmanni jaotus|Maxwelli]] energia [[jaotusfunktsioon]]ist, näiteksnäteks [[UV-kiirgus]]e, energiliste osakeste või tugevate elektriväljade tõttu. SuurestSuure massierinevusestmassierinevuse tulenevalttõttu jõuavad elektronid soojusliku tasakaaluni omavahel palju kiiremini omavahel kui ioonide või neutraalsete aatomitega. JärelikultSellest tulenevalt võib "ioontemperatuur" olla väga erinev (tavaliselt madalam) "elektrontemperatuurist". See on eriti tüüpiline nõrgalt ioniseeritud tehniliste plasmade jaoks, kus ioonid on tihti toatemperatuuril.
 
Sõltuvalt elektronide, ioonide ja neutraalsete osakeste tempuuride vahekorrastsuhtest liigitatatakse plasmasid "termilisteks" ja "mittetermilisteks". Termilistes plasmades omavad elektronid ja rasked osakesed sama temperatuuri, st nad on omavahel soojuslikus tasakaalus. Mittetermilistes plasmades on seevastu ioonid ja neutraalsed osakesed palju madalamal temperatuuril (tavaliselt toatemperatuuri), samas kui elektronid on palju "kuumemad".
 
Plasmat nimetatakse mõnikord "kuumaks", kui ta on peaaegu täielikult ioniseeritud, või "külmaks", kui vaid väike murdosa (näiteks 1%) gaasi molekulidest on ioniseeritud, kuid leidub ka teisi levinud definitsioone. Isegi "külmas" plasmas on elektronide temperatuur siiski mitu tuhat Celsiuse kraadi. Tehnilistes rakendustes kasutatavad plasmad on tavaliselt "külmad" eelmainitud tähenduses.
 
===Potentsiaalid===
[[File:Lightning over Oradea Romania 3.jpg|thumb|300px|right|[[Lightning]]
[[File:Lightning over Oradea Romania 3.jpg|thumb|300px|right|[[Äike]] on näide Maa pinnal esinevast plasmast. Tüüpiliselt tekib äikese 100 miljoni voldise pinge juures 30 000 amprine vool ning samaaegselt kiiratakse valgust, raadiolaineid, röntgen- ja isegi gammakiirgust.<ref>See [http://www.nasa.gov/vision/universe/solarsystem/rhessi_tgf.html Flashes in the Sky: Earth's Gamma-Ray Bursts Triggered by Lightning]</ref> Plasma temperatuurid äikeses võivad ulatuda u. 28 000 kelvinini ja elektronide tihedus võib olla suurem kui 10<sup>24</sup> m<sup>−3</sup>.]]
is an example of plasma present at Earth's surface.
Typically, lightning discharges 30,000 amperes at up to 100 million volts, and emits light, radio waves, X-rays and even gamma rays.<ref>See [http://www.nasa.gov/vision/universe/solarsystem/rhessi_tgf.html Flashes in the Sky: Earth's Gamma-Ray Bursts Triggered by Lightning]</ref> Plasma temperatures in lightning can approach ~28,000 kelvin and electron densities may exceed 10<sup>24</sup> m<sup>−3</sup>.]]
 
Since plasmas are very good conductors, electric potentials play an important role.
Kuna plasmad on väga head elektrijuhid, omavad [[elektrivälja potentsiaal|elektrilised potentsiaalid]] suurt tähtsust.
The potential as it exists on average in the space between charged particles, independent of the question of how it can be measured, is called the "plasma potential", or the "space potential". If an electrode is inserted into a plasma, its potential will generally lie considerably below the plasma potential due to what is termed a [[Debye sheath]]. The good electrical conductivity of plasmas makes their electric fields very small. This results in the important concept of "quasineutrality", which says the density of negative charges is approximately equal to the density of positive charges over large volumes of the plasma (''n''<sub>e</sub>&nbsp;=&nbsp;<Z>''n''<sub>i</sub>), but on the scale of the Debye length there can be charge imbalance. In the special case that ''[[Double layer (plasma)|double layers]]'' are formed, the charge separation can extend some tens of Debye lengths.
Keskmistatud laetud osakeste vahel leiduvat potentsiaali, sõltumata, kas ja kuidas on seda võimalik mõõta, nimetatakse "plasma potentsiaaliks"<!--"plasma potential"--> või "ruumipotentsiaaliks"<!--"space potential"-->. Kui plasmasse sisestada elektrood, on selle potentsiaal märkimisväärselt madalam plasma potentsiaalist "[[Debye varjestus]]e" nimelise nähtuse tõttu. Plasmade hea elektrijuhtivuse tõttu on nende elektriväljad väga väikesed. Sellest tuleneb oluline "kvaasineutraalsuse" mõiste, mis ütleb, et negatiivsete laengute tihedus on suurte ruumalade peale ligikaudne võrdne positiivsete laengute tihedusega (''n''<sub>e</sub>&nbsp;=&nbsp;<Z>''n''<sub>i</sub>), kuid Debye kauguse piires ei pruugi laengud olla tasakaalus. Erijuhul, kui moodustuvad ''[[topeltkiht|topeltkihid]]'', võivad erinimelised laengud olla eraldatud kümnete Debye kauguste jagu.
 
The magnitude of the potentials and electric fields must be determined by means other than simply finding the net [[charge density]]. A common example is to assume that the electrons satisfy the "[[Boltzmann relation]]":
Potentsiaalide ja elektriväljade suuruse määramiseks peab kasutama muud viisi kui lihtsalt summarse [[laengutihedus]]e ledimine. Tihti näiteks tehakse eeldus, et elektronid rahuldavad "[[Boltzmanni seost]]":
:<math>n_e \propto e^{e\Phi/k_BT_e}</math>.
 
Differentiating this relation provides a means to calculate the electric field from the density:
Seda seost diferentseerides saadakse viis laengutiheduse kaudu elektrivälja arvutamiseks:
:<math>\vec{E} = (k_BT_e/e)(\nabla n_e/n_e)</math>.
 
It is possible to produce a plasma that is not quasineutral. An electron beam, for example, has only negative charges. The density of a non-neutral plasma must generally be very low, or it must be very small, otherwise it will be dissipated by the repulsive [[electrostatic force]].
On võimalik tekitada plasmasid, mis pole kvaasineutraalsed. Näiteks sisaldab elektronide kiir vaid negatiivseid laenguid. Mitteneutraalsete plasmade tihedus peab olema üldjuhul väga väike, sest muidu hajuks plasma tõukuvate [[elektrostaatiline jõud|elektrostaatiliste jõudude]] tõttu laiali.
 
In [[Astrofüüsika|Astrofüüsilistesastrophysical]] plasmadesplasmas, ei[[electric suudafield elektriväljadscreening|Debye plasmat üle suurte kaugustescreening]] (suuremadprevents [[Debyeelectric kaugusfield]]est)s [[elektriväljafrom ekraneerimine|elektriväljadirectly ekraneerimise]]affecting tõttuthe otseplasma mõjutada.over Siiskilarge põhjustabdistances, laetudi.e., osakestegreater olemasoluthan plasmathe tekke[[Debye length]]. SeeHowever, plasmathe allubexistence kaof magnetväljadecharged toimele.particles Eelnevacauses tõttuthe saavadplasma võimalikuksto vägagenerate komplitseeritudand nähtusedcan nagube affected by [[topeltkihtmagnetic field]]ides. This can and does cause extremely tekecomplex (objektidbehavior, kussuch laenguteas eraldatusthe ongeneration mõnikümmendof plasma double layers, an object that separates charge over a few tens of [[Debye kaugust)length]]s.<!-- The dynamics of plasmas interacting with external and self-generated [[magnetic field]]s are studied in the [[academic discipline]] of [[magnetohydrodynamics]].-->
 
===MagnetiseerimineMagnetization===
Plasmat,Plasma miswith omaba laetudmagnetic osakestefield mõjutamiseksstrong piisavaltenough tugevatto [[magnetväli|magnetvälja]],influence nimetataksethe magnetiseerituksmotion of the charged particles is said to be magnetized. TavaliseksA kvantitatiivsekscommon kriteeriumiksquantitative criterion is that a particle on, etaverage osakecompletes jõuabat enneleast põrgetone tehagyration keskmiseltaround ühethe tiirumagnetic ümberfield magnetväljabefore [[jõujoon]]making a collision, i.e:., ω<sub>ce</sub>/ν<sub>coll</sub> > 1, kuswhere ω<sub>ce</sub> onis elektronithe "güromagnetilineelectron sagedusgyrofrequency"{{#tag:ref|Güromagnetilist sagedustand nimetatakseν<sub>coll</sub> kais ''tsüklotronsageduseks''the või"electron ''Larmoricollision sageduseks'' ([[Joseph Larmor]]i järgi).<ref name=rate"FK-66"/>|group="nb"}}.<ref name="FK-66">{{Viide|It perekonnanimi=Frank-Kamenetski|is eesnimi=David|often aasta=1971|the pealkiri=Plasmaolekcase –that ainethe neljaselectrons olek|are väljaandmisemagnetized koht=Tallinn|while kirjastaja=Valgus|the lehekülg=66}}</ref>ions jaare ν<sub>coll</sub>not. onMagnetized elektronideplasmas kokkupõrkesagedus.are Tihti juhtub''[[anisotropic]]'', etmeaning elektronidthat ontheir magnetiseerunud,properties kuidin ioonidthe mitte.direction Magnetiseerunudparallel plasmadto onthe [[anisotroopia|anisotroopsed]]:magnetic plasmafield omadusedare ondifferent magnetväljagafrom piki-those japerpendicular ristisuunasto erinevadit. KuigiWhile electric fields in plasmas asuvadare elektriväljadusually onsmall suuredue elektrijuhtivuseto tõttuthe tavaliselthigh väikesedconductivity, onthe magnetväljaselectric liikuvafield associated with a plasma elektriväljamoving in a magnetic field is given võrrandiksby '''E''' = −'''v''' ×x '''B''' (kuswhere '''E''' onis the electric elektrivälifield, '''v''' kiirusis jathe velocity, and '''B''' [[magnetilineis induktsioon]]the magnetic field), ningand Debyeis ekraneeriminenot eiaffected mõjutaby plasmat[[Debye shielding]].<ref>Richard Fitzpatrick, ''Introduction to Plasma Physics'', [http://farside.ph.utexas.edu/teaching/plasma/lectures/node10.html Magnetized plasmas]</ref>
 
===Comparison of plasma and gas phases===
===Plasma- ja gaasioleku võrdlus===
Plasma is often called the ''fourth state of matter''. It is distinct from other lower-energy [[states of matter]]; most commonly [[solid]], [[liquid]], and [[gas]]. Although it is closely related to the gas phase in that it also has no definite form or volume, it differs in a number of ways, including the following:
Plasmat nimetatakse tihti ''aine neljandaks olekuks'' ning see erineb teistest väiksema energiaga [[agregaatolek]]utest ([[tahkis|tahke]], [[vedelik|vedel]] ja [[gaas]]iline). Kuigi plasma on tihedalt seotud gaasiolekuga (kumbki ei oma kindlat kuju ega ruumala), erinevad nad mitmel viisil, kaasa arvatud järgnevail:
 
{| class="wikitable"
|-
! OmadusProperty !! GaasGas !! Plasma
|-
! [[Electrical resistivity and conductivity|Electrical conductivity]]
! [[Elektrijuhtivus]]
| '''VägaVery väikelow''': ÕhkAir onis suurepäranean [[isolaator]]excellent kuniinsulator elektriväljauntil tugevuseniit 30breaks kilovoltidown sentimeetriinto kohta,plasma millestat suurematelelectric tugevustelfield tekibstrengths gaaslahendusabove 30 jakilovolts muututakseper plasmakscentimeter.<ref>{{cite web|url=http://hypertextbook.com/facts/2000/AliceHong.shtml|title=Dielectric Strength of Air|year=2000|first=Alice|last=Hong|work=The Physics Factbook}}</ref>
| '''Usually very high''': For many purposes, the conductivity of a plasma may be treated as infinite.
| '''Tavaliselt väga suur''': Paljudel juhtudel võib lugeda elektrijugtivuse lõpmatult suureks.
|-
! Independently acting species
! Iseseisvate komponendiliikide arv
| '''One''': All gas particles behave in a similar way, influenced by [[gravity]] and by [[collision]]s with one another.
| '''Üks''': Kõik gaasiosakesed käituvad ühtmoodi, olles mõjutatud [[gravitatsioon]]ist ja omavahelistest kokkupõrgetest.
| '''Two or three''': [[Electron]]s, [[ion]]s, [[proton]]s and [[neutron]]s can be distinguished by the sign and value of their [[electric charge|charge]] so that they behave independently in many circumstances, with different bulk velocities and temperatures, allowing phenomena such as new types of [[waves in plasma|waves]] and [[Instability|instabilities]].
| '''Kaks või kolm''': [[Elektron]]id, [[ioon]]id, [[prooton]]id ja [[neutron]]id eristuvad oma elektrilaengute poolest, nii et nad käituvad paljudel juhtudel iseseisvalt, omades erinevaid kollektiivseid kiirusi ja temperatuure, mis võimaldavad tekkida nähtustel nagu uut sorti "[[plasmalained]]" ja ebastabiilsused.
|-
! Velocity distribution
! Kiiruste jaotused
| '''[[Maxwell–Boltzmann distribution|Maxwellian]]''': Collisions usually lead to a Maxwellian velocity distribution of all gas particles, with very few relatively fast particles.
| '''[[Maxwelli-Boltzmanni jaotus|Maxwelli]]''': Kokkupõrked viivad tavaliselt Maxwelli–Boltzmanni kiirusjaotuseni kõikide gaasiosakeste jaoks, väga väikese arvu suhteliselt kiirete osakestega.
| '''Often non-Maxwellian''': Collisional interactions are often weak in hot plasmas and external forcing can drive the plasma far from local equilibrium and lead to a significant population of unusually fast particles.
| '''Tihti mitte Maxwelli''': Interaktsioonid põrgete kaudu on kuumades plasmades sageli nõrgad ja väline survestamine võib viia plasma lokaalsest tasakaaluasendist kaugele ning tekitada märkimisväärse osa ebaharilikult kiireid osakesi.
|-
! Interactions
! Interaktsioonid
| '''Binary''': Two-particle collisions are the rule, three-body collisions extremely rare.
| '''Binaarsed''': Kaheosakeselised põrked on valdavad, kolme keha põrked on väga haruldased.
| '''Collective''': Waves, or organized motion of plasma, are very important because the particles can interact at long ranges through the electric and magnetic forces.
| '''Kollektiivsed''': Lained (ehk plasma korrapärane liikumine) on väga olulised, sest osakesed võivad mõjutada teineteist elektri- ja magnetväljade vahendusel üle suurte kauguste.
|}
 
==Levinud plasmad==
[[File:ISS Crew Views STS-135 Landing.jpg|thumb|right|[[Kosmosesüstik Atlantis|Kosmosesüstik ''Atlantis'']]e poolt [[Maa atmosfäär]]i taassisenemisel jäetud plasmajälg, nagu seda võis näha [[rahvusvaheline kosmosejaam|rahvusvahelisest kosmosejaamast]] (ISS).]]
<!--{{see|Astrophysical plasma|Interstellar medium|Intergalactic space}}-->
Plasma on vaieldamatult kõige levinum [[agregaatolek]] universumis, nii massi kui ka ruumala poolest.<ref>TihtiOn ontihti väidetudöeldud, et enam kui 99% ainest universumis on plasma. Vaata näiteks {{cite book|author=D. A. Gurnett, A. Bhattacharjee|title=Introduction to Plasma Physics: With Space and Laboratory Applications|year=2005|url=http://books.google.com/?id=VcueZlunrbcC&pg=PA2|page=2|isbn=0521364833|publisher=Cambridge University Press|location=Cambridge, UK}} and {{cite book|author=K Scherer, H Fichtner, B Heber|title=Space Weather: The Physics Behind a Slogan|year=2005|url=http://books.google.com/?id=irHgIUtLi0gC&pg=PA138|page=138|isbn=3540229078|publisher=Springer|location=Berlin}}. Põhimõtteliselt pärinebon kogu kosmilinekosmosest pärinev nähtav valgus pärit tähtedelt, mis on sellise temperatuuriga plasmad, et kiirgaminenad kiirgavad toimubtugevalt nähtavatel lainepikkustel. EnamikEnamus tavalisest (ehk [[barüon]]-) ainest universumis paiknebasub siiski [[galaktikatevaheline keskkond|galaktikatevahelises keskkonnas]], mis on samuti plasma, kuid palju kuumem ning kiirgab seetõttu valdavalt [[röntgenkiirgus]]t. Praegune teaduslik konsensus on, et umbes 96% kogu energiatihedusest ei olepole plasma ega ka muu tavaaine vaid kombinatsioon [[külm tumeaine|külmast]] [[tumeaine]]st <!--[[cold dark matter]]--> ja [[tumeenergia]]st.</ref> Kõik [[Täht (astronoomia)|tähed]] koosnevad plasmast ning isegi tähtevaheline ruum on täidetud plasmaga, ehhki väga hõredaga. Meie Päikesesüsteemis haarab planeet [[Jupiter]] enda alla kõige suurema osa ''mitte''plasmat: vaid 0,1% massist ja 10<sup>−15</sup>% ruumalast [[Pluuto]] orbiidi piiridesse jäävas süsteemi osas. Väga väikesed plasmaterad gaasilisesgaasilise plasmasplasma sees korjavad enda külge ka summaarse negatiivse laengu, mille tulemusena nad käituvad kui väga raske ioonne plasma komponent<!--(see [[dusty plasma]]s)-->.
 
{| class="wikitable"
153. rida ⟶ 160. rida:
|}
 
==Keerulisemad plasmanähtused==
[[File:Main tycho remnant full.jpg|right|right|thumb|300px|[[SN 1572|Tycho supernoova]] jäänuk: suur ja paisuv plasmakera. Väline, sinine kiht märgib kiirete elektronide poolt tekitatud röntgenkiirgust.]]
 
 
Vaatamata plasma käitumist juhtivate alusvõrrandite suhtelisele lihtsusele, võib see olla erakordselt varieeruv ja peen: lihtsast mudelist ootamatu käitumise ilmumine on [[komplekssüsteem]]idele omane. Taolised süsteemid asuvad mõnes mõttes korrastatud ja korrastamata käitumise piiril ning pole tavaliselt lihtsate ja siledate matemaatiliste funktsioonidega ega ka puhta juhuslikkusega kirjeldatavad. Huvitavate ruumiliste omaduste spontaanne teke laial pikkuste skaalal on üheks plasma komplekssuse ilminguks. Need ruumilised omadused võivad olla huvitavad näiteks oma suure teravuse, katkendlikkuse või [[fraktal|fraktaalse]] vormi poolest. Paljusi neist uuriti esmalt laboratooriumis ja märgati hiljem ka leiduvat universumis. Plasma keerukuse ja komplekssete süsteemide näideteks on:
==Complex plasma phenomena==
[[File:Main tycho remnant full.jpg|right|right|thumb|300px|The [[Supernova remnant|remnant]] of "[[SN 1572|Tycho's Supernova]]", a huge ball of expanding plasma. The outer shell shown in blue is X-ray emission by high-speed electrons.]]
 
Although the underlying equations governing plasmas are relatively simple, plasma behavior is extraordinarily varied and subtle: the emergence of unexpected behavior from a simple model is a typical feature of a [[complex system]]. Such systems lie in some sense on the boundary between ordered and disordered behavior and cannot typically be described either by simple, smooth, mathematical functions, or by pure randomness. The spontaneous formation of interesting spatial features on a wide range of length scales is one manifestation of plasma complexity. The features are interesting, for example, because they are very sharp, spatially intermittent (the distance between features is much larger than the features themselves), or have a [[fractal]] form. Many of these features were first studied in the laboratory, and have subsequently been recognized throughout the universe. Examples of complexity and complex structures in plasmas include:
 
===Filamentation===
226. rida ⟶ 235. rida:
The [[potential difference]] and subsequent [[electric field]] pull the bound electrons (negative) toward the [[anode]] (positive electrode) while the [[cathode]] (negative electrode) pulls the nucleus.<ref name="Chen">{{cite book |title=Plasma Physics and Controlled Fusion |last=Chen |first=Francis F. |year=1984 |publisher=Plenum Press |isbn=0306413329}}</ref> As the [[voltage]] increases, the current stresses the material (by [[electric polarization]]) beyond its [[dielectric strength|dielectric limit]] (termed strength) into a stage of [[electrical breakdown]], marked by an [[electric spark]], where the material transforms from being an [[insulator (electrical)|insulator]] into a [[Electrical conductor|conductor]] (as it becomes increasingly [[ionized]]). This is a stage of avalanching ionization, where collisions between electrons and neutral gas atoms create more ions and electrons (as can be seen in the figure on the right). The first impact of an electron on an atom results in one ion and two electrons. Therefore, the number of charged particles increases rapidly (in the millions) only “after about 20 successive sets of collisions”,<ref name="Leal-Quiros" /> mainly due to a small mean free path (average distance travelled between collisions).
 
With ample current density and ionization, this forms a luminous [[electric arc]] (essentially [[lightning]]) between the electrodes.{{#tag:ref|The material undergoes various ‘regimes’ or stages (e.g. saturation, breakdown, glow, transition and thermal arc) as the voltage is increased under the voltage-current relationship. The voltage rises to its maximum value in the saturation stage, and thereafter it undergoes fluctuations of the various stages; while the current progressively increases throughout.<ref name="Leal-Quiros">{{cite journal |author=Leal-Quirós, Edbertho |year=2004 |title=Plasma Processing of Municipal Solid Waste |journal= Brazilian Journal of Physics |volume=34 |issue=4B |page=1587 |bibcode = 2004BrJPh..34.1587L}}</ref>|group="nbNote"}} [[Electrical resistance]] along the continuous electric arc creates [[heat]], which ionizes more gas molecules (where degree of ionization is determined by temperature), and as per the sequence: [[solid]]-[[liquid]]-[[gas]]-plasma, the gas is gradually turned into a thermal plasma.{{#tag:ref|Across literature, there appears to be no strict definition on where the boundary is between a gas and plasma. Nevertheless, it is enough to say that at 2000°C the gas molecules become atomized, and ionized at 3000°C and "in this state, [the] gas has a liquid like viscosity at atmospheric pressure and the free electric charges confer relatively high electrical conductivities that can approach those of metals.”<ref name="Gomez" />|group="nbNote"}} A thermal plasma is in [[thermal equilibrium]], which is to say that the temperature is relatively homogeneous throughout the heavy particles (i.e. atoms, molecules and ions) and electrons. This is so because when thermal plasmas are generated, [[electrical energy]] is given to electrons, which, due to their great mobility and large numbers, are able to disperse it rapidly and by [[elastic collision]] (without energy loss) to the heavy particles.<ref name="Gomez" /><ref group="nbNote">Note that non-thermal, or non-equilibrium plasmas are not as ionized and have lower energy densities, and thus the temperature is not dispersed evenly among the particles, where some heavy ones remain ‘cold’.</ref>
 
===Examples of industrial/commercial plasma===
244. rida ⟶ 253. rida:
 
==History==
Sõna '''plasma''' tuleneb kreekakeelsest sõnast ''plásma'', verb ''plássein'', mis tähendab "vormima" või "kujutama".<ref>http://dictionary.reference.com/browse/plasma</ref> Termini '''plasma''' võttis esmakordselt kasutusele [[Irving Langmuir]] 1928, sest tema loodud mitmekomponendiline kõrgelt ioniseeritud gaas meenutas talle [[vereplasma]]t.<ref name="Fridman" />
Plasma was first identified in a [[Crookes tube]], and so described by [[Sir William Crookes]] in 1879 (he called it "radiant matter").<ref>Crookes presented a [[lecture]] to the [[British Association for the Advancement of Science]], in Sheffield, on Friday, 22 August 1879 [http://www.worldcatlibraries.org/wcpa/top3mset/5dcb9349d366f8ec.html] [http://www.tfcbooks.com/mall/more/315rm.htm]</ref> The nature of the Crookes tube "[[cathode ray]]" matter was subsequently identified by British physicist [[J. J. Thomson|Sir J.J. Thomson]] in 1897.<ref>Announced in his evening lecture to the [[Royal Institution]] on Friday, 30th April 1897, and published in {{cite journal|journal=[[Philosophical Magazine]]|volume=44|page=293|url=http://web.lemoyne.edu/~GIUNTA/thomson1897.html|year=1897}}</ref> The term "plasma" was coined by [[Irving Langmuir]] in 1928,<ref name="langmuir1928">{{cite journal|author=I. Langmuir|doi=10.1073/pnas.14.8.627|title=Oscillations in ionized gases|journal=Proc. Nat. Acad. Sci. U.S.|volume=14|issue=8|page=628|year=1928|bibcode = 1928PNAS...14..627L}}</ref> perhaps because the glowing discharge molds itself to the shape of the Crooks tube ([[Greek language|Gr.]] πλάσμα – "to mold").<ref>{{cite book|author=BROWN, Sanborn C.|chapter=Chapter 1: A Short History of Gaseous Electronics|editor=HIRSH, Merle N. e OSKAM, H. J.|title=Gaseous Electronics|volume=1|local=Nova Yorque|publisher=Academic Press|year=1978|ISBN=0-12-349701-9}}</ref> Langmuir described his observations as:
 
304. rida ⟶ 312. rida:
</table>
 
==VaataSee kaalso==
{{portal|Physics}}
{{Commons category|Plasma physics}}
*[[Ambipolar diffusion]]
*[[Hannes Alfvén Prize]]
*[[Plasma channel]]
*[[Plasma parameters]]
*[[Plasma nitriding]]
*[[Magnetohydrodynamics|Magnetohydrodynamics (MHD)]]
*[[Electric field screening]]
*[[List of plasma physicists]]
*[[list of publications in physics#Plasma physics|Important publications in plasma physics]]
*[[IEEE Nuclear and Plasma Sciences Society]]
*[[Quark–gluon plasma|Quark-gluon plasma]]
*[[Nikola Tesla]]
 
==Märkused==
<references group="nbNote" />
 
==Viited==
Pärit leheküljelt "https://et.wikipedia.org/wiki/Plasma"