البلازما
مقدمة:
البلازما هي الحالة الرابعة للمادة، إلى جانب المواد الصلبة والسائلة والغازية. اكتشفها العالمين إيرفينغ لانجموير و ليونارد بلوماين في عام 1928. وهي تتكون من إلكترونات حرة وأيونات موجبة، وتشكل أكثر من 99 في المائة من الكون المرئي. البلازما هي موصلة جيدة للكهرباء، ويمكن توليدها بعدة طرق، بما في ذلك التفريغ الكهربائي والتسخين والتأين بالليزر.
الخصائص الفيزيائية للبلازما:
– لا لون أو رائحة أو طعم للبلازما، ويمكن أن تكون شفافة أو معتمة.
– تتراوح كثافة البلازما من 10^6 إلى 10^16 جسيمًا لكل سنتيمتر مكعب.
– يمكن أن تتراوح درجة حرارة البلازما من بضع درجات كلفن إلى ملايين الدرجات كلفن.
– البلازما موصل جيد للكهرباء ويمكن أن تحمل تيارات كهربائية كبيرة.
– يمكن أن تتأثر البلازما بالمجالات المغناطيسية والكهربائية.
أنواع البلازما:
– بلازما حرارية: تتكون من جزيئات وأيونات عالية الطاقة تتحرك بسرعات عالية.
– بلازما باردة: تتكون من أيونات منخفضة الطاقة تتحرك ببطء.
– بلازما مغناطيسية: تتكون من أيونات محصورة بواسطة مجال مغناطيسي.
– بلازما ليزرية: تتكون من أيونات وإلكترونات عالية الطاقة تنتج بواسطة ليزر.
– بلازما الكوارك والغلوون: تتكون من كواركات وغلوونات، وهي الجسيمات الأولية التي تشكل النوى الذرية.
تطبيقات البلازما:
– تستخدم البلازما في مصابيح الفلورسنت وشاشات البلازما وأجهزة التلفزيون.
– تستخدم البلازما في اللحام والقطع المعدني.
– يمكن استخدام البلازما في إنتاج مواد جديدة، مثل أشباه الموصلات والبوليمرات.
– تستخدم البلازما في أبحاث الطاقة النووية، مثل الاندماج النووي.
– تُستخدم البلازما في دفع الأقمار الصناعية والمركبات الفضائية.
توليد البلازما:
– يمكن توليد البلازما بعدة طرق، بما في ذلك التفريغ الكهربائي والتسخين والتأين بالليزر.
– التفريغ الكهربائي هو الطريقة الأكثر شيوعًا لتوليد البلازما. ويمكن أن يحدث التفريغ الكهربائي في الغازات والسوائل والمواد الصلبة.
– يمكن أيضًا توليد البلازما عن طريق تسخين الغاز إلى درجة حرارة عالية. وعندما يتم تسخين الغاز، فإن الجزيئات تتكسر وتتحول إلى أيونات وإلكترونات.
– يمكن أيضًا توليد البلازما باستخدام الليزر. وعندما يتم توجيه شعاع الليزر إلى غاز، فإن الطاقة العالية للضوء تتأين الجزيئات وتنتج البلازما.
البلازما في الكون:
– البلازما هي أكثر أشكال المادة شيوعًا في الكون. وتوجد البلازما في النجوم والكواكب والغلاف الجوي للأرض.
– تتكون الشمس من بلازما ساخنة للغاية. وتنتج الشمس تيارًا من الجسيمات المشحونة يسمى الرياح الشمسية.
– تتكون الغلاف الجوي للأرض من بلازما باردة. وتشكل الغلاف الجوي للأرض حاجزًا يحمي الأرض من الرياح الشمسية.
الخاتمة:
البلازما هي حالة من المادة تتكون من إلكترونات حرة وأيونات موجبة. وهي موصل جيد للكهرباء ويمكن أن تحمل تيارات كهربائية كبيرة. يمكن استخدام البلازما في مجموعة متنوعة من التطبيقات، بما في ذلك مصابيح الفلورسنت وشاشات البلازما وأجهزة التلفزيون واللحام والقطع المعدني وإنتاج المواد الجديدة وأبحاث الطاقة النووية ودفع الأقمار الصناعية والمركبات الفضائية.