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,被視為物質的第4種形態,或者稱為“超氣態”。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成。

等離子體屬于非凝聚態,構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,就是由大量處于聚集狀態的粒子構成的物態,液體和固體就是最常見的凝聚態。

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生的簡諧振動。

等離子體是宇宙中最常見的物態。宇宙中最常見的天體就是恒星,星系也是由恒星構成的,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形態的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。處于核聚變狀態的物質、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等離子,可以存在于常溫狀態。輝光放電、電暈放電等現象都可以產生低溫等離子體。日光燈(又叫做熒光燈)就是通過低壓狀態的汞蒸氣通電后會發生輝光放電,并發射出紫外線,激發熒光粉發光的。在日常生活中大家耳熟能詳的等離子電視,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
(上圖為電暈放電現象)

為什么火焰屬于等離子體?

火焰也是物質,是燃燒時的產物,能夠發光發熱。在太空中,沒有重力作用,火焰會呈現為球形。

什么是等離子體
火焰的溫度有高有低,不同材質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生火焰。

什么是等離子體

一些材質燃燒時還會產生一些固體小顆粒,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,只能算是處于激發態(原子或者分子吸收能量后,被激發到高能級,尚未電離的狀態)的高溫氣體。

上面已經說過,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,磁場的變化能夠對蠟燭火焰產生影響)

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?

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