Inhalt
- Auftreten von Plasmen
- Konsistenz von Plasma
- Eigenschaften von Plasmen
- Thermische und nichtthermische Plasmen
Plasmen sind nach den bekannten Feststoffen, Flüssigkeiten und Gasen der "vierte Aggregatzustand". Plasma ist auf der Erde zwar selten, aber im gesamten Universum reichlich vorhanden. Es enthält fast 99 Prozent der bekannten Materie. Sterne, Blitze und die Ionosphäre der Erde bestehen hauptsächlich aus Plasma. Plasma liegt in einem gasförmigen Zustand vor, wird jedoch aufgrund einer Reihe einzigartiger Eigenschaften als eigener Aggregatzustand betrachtet.
Auftreten von Plasmen
Plasma kann entstehen, wenn es sehr hohen Temperaturen, Strahlung oder hohen Spannungen wie in einem Blitz ausgesetzt wird. Bei niedrigen Temperaturen schließen sich Atome zu Festkörpern wie Kristallen zusammen. Höhere Temperaturen lockern die Bindungen zwischen Atomen und bringen sie in einen flüssigen Zustand. Bei noch höheren Temperaturen lösen sich die Bindungen zwischen Atomen weiter und verwandeln Substanzen in Gase. Extrem hohe Temperaturen wie die der Sonne entfernen einige oder alle Elektronen von den Atomen und erzeugen eine „Suppe“ aus Atomkernen, Ionen und Elektronen. Dies ist der Plasmazustand.
Konsistenz von Plasma
Wie Gase und im Gegensatz zu Feststoffen treiben und fließen Plasmen frei; Wenn eingeschlossen, dehnen sich die Plasmen aus, um den Behälter zu füllen. Plasmen haben wie Gase Dichte und Druck. Im Weltraum können Plasmen extrem dünn und dünn sein und im Durchschnitt etwa ein Atom pro Kubikzentimeter betragen. Im Gegensatz dazu ist das Plasma im Sonnenkern zehnmal dichter als Blei.
Eigenschaften von Plasmen
Da Plasmen aus frei fließenden elektrisch geladenen Teilchen bestehen, weisen sie mehrere einzigartige Eigenschaften auf. In den meisten Plasmen treten Protonen und Elektronen in gleicher Anzahl auf, wodurch sie elektrisch neutral werden. Da sie jedoch frei fließen, werden Plasmen durch elektrische und magnetische Felder auf eine Weise beeinflusst, die in anderen Formen von Materie nicht zu sehen ist. Diese Felder können Plasmen über große Entfernungen beeinflussen, sie kneifen, verziehen und formen, wie bei den großen, sich drehenden Fackeln, die auf der Oberfläche der Sonne zu sehen sind.
Thermische und nichtthermische Plasmen
Ein thermisches Plasma ist eines, bei dem Elektronen und Ionen die gleiche Temperatur wie ihre Umgebung haben, beispielsweise in den Sternen. Im Vergleich dazu sind nicht-thermische Plasmen Taschen von energetischen, geladenen Teilchen in einer ansonsten „kühlen“ Umgebung. Ein Beispiel hierfür sind die künstlichen Plasmen, mit denen die Lebensmittelindustrie frische Produkte sterilisiert. Dabei tötet ein Plasmastrahl Bakterien ab; Da nur geringe Mengen Plasma benötigt werden, vermischen sich die Atome mit Luft von Raumtemperatur und kühlen schnell ab.