Ein Freund erklärte, dass Sterne heiße Gaskugeln sind, aber wir wissen, dass Sterne technisch gesehen Plasma sind. Ist seine Aussage völlig falsch? Kann ein Plasma als eine Form von Gas betrachtet werden oder sollte es als eine bestimmte Form von Materie bezeichnet werden?
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- Die Band Sie könnten Riesen sein sagte fälschlicherweise, die Sonne sei aus “ Glühlicht “ in einem ihrer Songs gemacht worden, also nahmen sie ein Korrekturlied auf. tmbw.net/wiki/Why_Does_The_Sun_Really_Shine
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Gute Frage! Der entscheidende Unterschied besteht darin, dass in einem -Gas die Atome intakt sind und tatsächlich typischerweise in Moleküle gebunden sind, während in einem plasma Zumindest einige der Elektronen trennen sich vollständig von ihren Atomen. Mit anderen Worten, Partikel eines Plasmas werden geladen, aber Partikel eines Gases sind meistens ungeladen. Technisch gesehen ist ein Plasma kein Gas und es sollte gesagt werden, dass ein Stern eine Plasmakugel ist, kein Gas. (Tatsächlich gibt es eine dünne äußere Schicht namens Photosphäre , die tatsächlich aus Gas besteht, da die Temperatur nicht heiß genug ist, um Plasma zu bilden.)
Außerhalb der Physik wird das Wort „Gas“ jedoch häufig verwendet, um sich auf irgendeine Art von dampfförmiger Substanz zu beziehen, und in diesem Sinne zählt vermutlich ein Plasma. Es gibt also einen Sinn, in dem die Aussage Ihres Freundes berücksichtigt werden könnte richtig. Aber das ist eine Frage für die englische Site.
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- “ “ Tatsächlich gibt es eine dünne äußere Schicht, die als Photosphäre bezeichnet wird und tatsächlich aus Gas besteht, da die Temperatur ‚ nicht heiß genug ist, um Plasma zu bilden “ “ Ich würde gerne wissen, welche Atome der Ionisierung bei 6000 K widerstehen.
- Ein vernünftiger Anteil einer Wasserstoffprobe wäre neutral bei 6000K. Tatsächlich war fast alles gemäß dieser Berechnung .
- Ich war nie glücklich über Plasma als separaten Zustand von Materie. Wenn es durch Ionisierung zu einem neuen Zustand wird, warum macht ‚, wenn Eisen nicht magnetisiert ist, es zu einem neuen Zustand oder hat ein Flüssigkristall mit und ohne Spannung unterschiedliche Zustände?
- @MartinBeckett Bezieht sich tatsächlich auf Magnetisierungszustände oder Flüssigkristallphasen als “ sta Materie “ ist nicht ‚ so ungewöhnlich. Wikipedia en.wikipedia.org/wiki/State_of_matter hat einen ziemlich guten Artikel dazu. Es hängt wirklich davon ab, wie umfassend oder präzise Ihre Begriffe sein sollen.
- Ein nützlicher Nachtrag zu der Bemerkung von @Georg ‚ ist, dass die “ sichtbare “ Oberfläche der Sonne (der Teil, den wir glühen sehen) ist tatsächlich ziemlich tief in der Hülle, wobei ein Großteil des darüber liegenden Materials relativ nicht ionisiert ist. Dies liegt explizit daran, dass die Opazität vom Ionisationsgrad abhängt.
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Gase sind sehr einfache Systeme. Betrachten Sie einfach ein Kennzeichen aller Gase, das ideale Gas. Es gibt dort keine Wechselwirkungen zwischen den Partikeln. Die realen Gase haben einige Wechselwirkungen, aber diese können als Störungen des idealen Gases behandelt werden. Natürlich sind an bestimmten Stellen der Phasendiagramme Gase komplizierter. Ich spreche natürlich von Übergangslinien zu Flüssigkeiten und Feststoffen und vor allem von besonderen Dingen, die am kritischen Punkt passieren. Aber was wir normalerweise als Gas betrachten (z. B. Luft um uns herum), kann als ein Bündel von Partikeln behandelt werden, die fast überhaupt nicht interagieren. Mit anderen Worten, diese Partikel sind ziemlich neutral.
Auf der anderen Seite Andererseits geht es bei Plasma nicht nur um Partikel. Plasma besteht sowohl aus Partikeln als auch aus Feldern (normalerweise ein EM-Feld, aber es gibt auch viele andere Arten), und es gibt sehr komplexe Phänomene, die die Energie zwischen den Feldern übertragen können und Teilchen. Dies ist ein sehr wichtiger Punkt, da die Menschen oft vergessen, dass Felder genauso grundlegend sind wie Teilchen (sogar grundlegender, da Teilchen nach der Quantenfeldtheorie (QFT) nur lokale Teile eines Feldes sind) In Bezug auf QFT ist Plasma eine Mischung aus Materie- und Kraftfeldern. Wenn wir das System aus geladenen Teilchen + EM-Feld gleich behandeln würden, wäre es besser als Elektronenphotonenplasma zu beschreiben. Ebenso gibt es ein Quark-Gluon-Plasma ( wo die starke Kraft anstelle der EM-Kraft dominiert).
Die beiden wichtigsten Punkte bei Plasmen sind, dass sie geladene Teilchen (unter welcher Kraft auch immer) und Felder enthalten und dass sie sehr kompliziert sind (da sie sehr dicht sind, eine notwendige Bedingung, um die neutralen Teilchen aufzubrechen ihre geladenen Komponenten). Wenn wir Plasma gut genug verstehen würden, würden wir z. in der Lage sein, die Kernfusion durchzuführen (zumindest im Prinzip). Dies ist derzeit nicht möglich, da Plasma sehr instabil ist.
Antwort
Plasma wird als einer der 4 Grundzustände der Materie angesehen. Geladene Teilchen müssen nahe genug beieinander liegen, damit jedes Teilchen viele nahegelegene geladene Teilchen beeinflusst, anstatt nur mit dem nächsten Teilchen zu interagieren (diese kollektiven Effekte sind ein Unterscheidungsmerkmal eines Plasmas). Die Plasma-Näherung ist gültig, wenn die Anzahl der Ladungsträger innerhalb des Einflussbereichs (Debye-Kugel genannt, deren Radius die Debye-Screening-Länge ist) eines bestimmten Partikels höher als eins ist, um ein kollektives Verhalten der geladenen Partikel bereitzustellen. Die durchschnittliche Anzahl der Partikel in der Debye-Kugel wird durch den Plasmaparameter
angegeben. Kommentare
- Beachten Sie, dass es mehrere andere ziemlich exotische Materiezustände gibt (Bose-Einstein-Kondensate, Superflüssigkeiten, Quark-Gluon-Plasmen, entartete Gase usw.), also “ einer der 4 Grundzustände der Materie. “ ist eine Geldstrafe für Pop-Sci oder eine Einführungsbehandlung, lässt jedoch einige sehr interessante Physik unter extremen Bedingungen aus.