En vän uppgav att stjärnor är heta bollar av gas, men vi vet att tekniskt sett är stjärnor plasma. Är hans uttalande helt felaktigt? Kan en plasma betraktas som en form av gas eller bör den betecknas som en distinkt form av materia?
Kommentarer
- Bandet They Might Be Giants felaktigt sa att solen var gjord av ” glödgas ” i en av deras låtar, så de spelade in en korrigeringssång. tmbw.net/wiki/Why_Does_The_Sun_Really_Shine
Svar
Bra fråga! Den definierande skillnaden är att i en gas är atomerna intakta och faktiskt bundet till molekyler, medan i en plasma åtminstone några av elektronerna separerar helt från sina atomer. Med andra ord laddas plasmapartiklar, men partiklar av gas är mestadels oladdade. Så tekniskt sett är en plasma inte en gas och det bör sägas att en stjärna är en boll av plasma, inte gas. (Egentligen finns det ett tunt yttre lager som heter fotosfär som faktiskt består av gas eftersom temperaturen inte är tillräckligt varm för att bilda plasma)
Men utanför fysiken använder människor ofta ordet ”gas” för att hänvisa till någon form av ångformigt ämne, och i den meningen antar jag att en plasma räknas. Så det finns en mening där din väns uttalande kan övervägas korrekt. Men det är en fråga för den engelska webbplatsen.
Kommentarer
- ” ” Det finns faktiskt ett tunt yttre skikt som kallas fotosfären som faktiskt består av gas eftersom temperaturen inte är ’ t tillräckligt varm för att bilda plasma ” ” Jag skulle vilja veta vilka atomer som kommer att motstå jonisering vid 6000 K.
- En rimlig bråkdel av ett väteprov skulle vara neutralt vid 6000 K. Faktum är att nästan allt enligt denna beräkning .
- Jag var aldrig glad över plasma som ett separat tillstånd av materia. Om det joniserar det gör det till ett nytt tillstånd, varför gör inte ’ t med järn magnetiserat det till ett nytt tillstånd, eller har en flytande kristall med och utan spänning olika tillstånd?
- @MartinBeckett Med hänvisning till magnetiseringstillstånd eller flytande kristallfaser som ” sta tes of matter ” isn ’ t det ovanliga. Wikipedia sv.wikipedia.org/wiki/State_of_matter har en ganska bra artikel om detta. Det beror verkligen på hur bred eller exakt du vill att dina villkor ska vara.
- Ett användbart tillägg till @Georg ’ s anmärkning är att ” synlig ” solens yta (den del vi ser glödande) är faktiskt ganska djupt i kuvertet med mycket av det överliggande materialet som är relativt icke-joniserat. Detta beror uttryckligen på att opaciteten beror på graden av jonisering.
Svar
Gaser är mycket enkla system. Tänk bara på ett kännetecken för alla gaser, den ideala gasen. Det finns inga interaktioner mellan partiklarna där. Verkliga gaser har viss interaktion men dessa kan behandlas som störningar av idealgas. Naturligtvis är gaser i vissa delar av fasdiagrammen mer komplicerade. Jag pratar naturligtvis om övergångslinjer till vätskor och fasta ämnen och viktigast av allt om märkliga saker som händer vid den kritiska punkten. Men det vi betraktar som gas vanligtvis (t.ex. luft runt oss) kan behandlas som en massa partiklar som inte interagerar nästan alls. Med andra ord är dessa partiklar ganska neutrala.
Å andra sidan plasma handlar inte bara om partiklar. Plasma består av både partiklar och fält (vanligtvis ett EM-fält men det finns också många andra typer) och det finns mycket komplexa fenomen som kan överföra energin mellan fälten och partiklar. Detta är en mycket viktig punkt, eftersom människor ofta glömmer att fält är lika grundläggande som partiklar (mer grundläggande, till och med enligt kvantfältteorin (QFT) är partiklar bara lokala delar av något fält). syn på QFT är plasma en blandning av både materia och kraftfält. Om vi behandlar systemet med laddade partiklar + EM-fält på lika grunder skulle det bättre beskrivas som elektronfotonplasma. På samma sätt finns det en kvark-gluonplasma ( där den starka kraften istället för EM-styrkan är dominerande).
Så, de två viktigaste punkterna i plasma är att de innehåller laddade partiklar (under vilken kraft som helst) och fält och att de är mycket komplicerade (på grund av att de är mycket täta, ett nödvändigt villkor för att bryta de neutrala partiklarna i deras laddade komponenter). Om vi förstod plasma tillräckligt bra skulle vi t.ex. kunna utföra termonukleär fusion (åtminstone i princip). Detta är för närvarande inte möjligt eftersom plasma är mycket instabil .
Svar
Plasma betraktas som en av de fyra grundläggande tillstånden i materien. Laddade partiklar måste vara tillräckligt nära varandra för att varje partikel påverkar många laddade partiklar i närheten, snarare än att bara interagera med den närmaste partikeln (dessa kollektiva effekter är ett kännetecken för ett plasma). Plasmaproximeringen är giltig när antalet laddningsbärare inom inflytningssfären (kallad Debye-sfären vars radie är Debye-screeninglängden) för en viss partikel är högre än enhet för att ge de laddade partiklarnas kollektiva beteende. Det genomsnittliga antalet partiklar i Debye-sfären ges av plasmaparametern
Kommentarer
- Var medveten om att det finns flera andra ganska exotiska tillstånd av materia (Bose-Einstein-kondensat, supervätskor, kvark-gluonplasmer, degenererade gaser och så vidare), så ” en av de fyra grundläggande tillstånden för materia. ” är bra för pop-sci eller en introduktionsbehandling, men utelämnar mycket intressant fysik under extrema förhållanden.