什么是等离子体（等离子是什么）_等离子体_电离_温度

本文目录

• 等离子是什么
• 等离子体是指什么
• 什么是等离子体简述等离子体的特征分类及主要参数
• 什么是等离子体，火属于吗

等离子是什么

当电离过程频繁发生，使电子和阳离子的浓度达到一定的数值时，物质的状态也就起了根本的变化，它的性质也变得与气体完全不同。为区别于固体、液体和气体这三种状态，我们称物质的这种状态为物质的第四态，又起名叫等离子态。温度不断升高，气体这时构成分子的原子发生分离，形成为独立的原子，如氮分子会分裂成两个氮原子，我们称这种过程为气体中分子的离解。如果再进一步升高温度，原子中的电子就会从原子中剥离出来，成为带正电荷的原子核和带负电荷的电子，这个过程称为原子的电离。电离过程的发生，形成了等离子。扩展资料：等离子态下的物质具有类似于气态的性质，比如良好的流动性和扩散性。但是，由于等离子体的基本组成粒子是离子和电子；因此它也具有许多区别于气态的性质，比如良好的导电性、导热性。根据科学计算，等离子体的比热容与温度成正比，高温下等离子体的比热容往往是气体的数百倍。等离子体的用途非常广泛。从我们的日常生活到工业、农业、环保、军事、医学、宇航、能源、天体等方面，它都有非常重要的应用价值。

等离子体是指什么

等离于体(plasma)是一种由自由电子和带电离子为主要成分的物质形态,广泛存在于宇宙中,常被视为物质的第四态,被称为等离子态,或者“超气态”,也称“电浆体”。

等离子体具有很高的电导率,与电磁场存在极强的耦合作用。等离子体是由克鲁(WilliamCrookes)在1879年发现的, 1928年美国科学家欧文·朗缪尔(Irving Langmuir)和汤克期(Tonks)首次将“等离子体”一词引人物理学,用来描述气体放电管里的物质形态。严格来说,等离于体是具有高位能、高动能的气体团,等离子体的总带电量仍是中性,借由电场或磁场的高动能将外层的电子击出,结果电子不再被束缚于原子核,而成为高位能、高动能的自由电子。

等离子体原理：

等离子体通常被视为物质除固态、液态、气态之外存在的第四种形态。如果对气体持续加热,使分子分解为原子并发生电离,就形成了由离子、电子和中性粒子组成的气体,这种状态称为等离子体。

等离子体与气体的性质差异很大,等离子体中起主导作用的是长程的库仓力,而且电子的质量很小,可以自由运动,因此等离子体中存在显著的集体过程,如振荡与波动行为。等离子体中存在与电磁辐射无关的声波,称为阿尔文波。

常见的等离子体：

等离子体是宇宙中存在最广泛的一种物态,目前观测到的宇宙物质中,99%都是等离子体。常见等离子体形态包括人造等离子体、地球上的等离子体和太空天体物理中的等离子体。

等离子体的性质：

等离子态常被称为“超气态”,它和气体有很多相似之处,比如:没有确定形状和体积,具有流动性,但等离子也有很多独特的性质。等离子体中的粒子具有群体效应,只要一个粒子扰动,这个扰动就会传播到每个等离子体中的电离粒子。等离子体本身亦是良导体。等离子体的独特性质主要表现在以下4个方面。

（1） 电离

等离子体和普通气体的最大区别在于它是一种电离气体。由于存在带负电的自由电子和带正电的离子,因此有很高的电导率,和电磁场的耦合作用也极强(带电粒子可以与电场耦合,带电粒子流可以与磁场耦合)。描述等离子体要用到电动力学,因此发展起来一门叫做磁流体动力学的理论。

(2)组成粒子

和一般气体不同的是,等离子体包含两到三种组成粒子:自由电子、带正电的离子和未电离的原子。这使得我们针对不同的组分定义不同的温度;电子温度和离子温度。轻度电离的等离子体,离子温度一般远低于电子温度,称之为“低温等离子体”。高度电离的等离子体,离子温度和电子温度都很高,称为“高温等离子体”。相比于一般气体,等离子体组成粒子间的相互作用也大很多。

（3）速率分布

一般气体的速率分布满足麦克斯韦分布(Maxwell distribution),但等离子体由于与电场的耦合，可能偏离麦克斯韦分布。

（4）等离激元

表面等离激元效应(surface plasmon)实验里我们把金属的微小颗粒视为等离子体(金属晶体因为其内部存在大量可以移动的自由电子,带有定量电荷,自由分布,且不会发生碰撞导致电荷的消失,因此金属晶体可以被视为电子的等离子体),由于金属的介电系数在可见光和红外波段为负数,因此当把金属和电介质组合为复合结构时会发生很多有趣的现象当光波(电磁波)人射到金属与介质分界面时,金属表面的自由电子发生集体振荡,如果电子的振荡频率与入射光波的频率一致,就会产生共振,这时会形成一种特殊的电磁模式:电磁场被局限在金属表面很小的范围内并发生增强,这种现象会被称为表面等离激元现象。这种电磁场增强效应能够有效地提高分子的荧光产生信号、原子的高次谐波产生效率,以及分子的拉曼散射信号等。在宏观的尺度上这一现象就表现为在特定波长、状态下的金属晶体的透光率大幅提升。

以上便是关于等离子体的知识。

什么是等离子体简述等离子体的特征分类及主要参数

等离子体被称为物质的”第四态“，是一种具有电子，原子，离子或基团的满足准中性条件的电离气体。它是区别与常规的固态，液态，气态的另一种存在。特别是在星际物质当中。在地球上，我们常见的闪电也是等离子体中的一种，是在具有不同电位的云层之间形成气体击穿而产生的火花放电。在地球两极上，因为太阳风暴（高能粒子分）在经过地球两极磁极时，高能粒子轰击空气中的氧气，氮气等气体，使其电离和激发，后沿地磁线运动，并产生多彩的极光，也属于等离子体。

等离子体可以由气体放电产生，也可以使气体不断加热而产生。

按照等离子体的温度不同可分为高温等离子体和低温等离子体。

比如在受控核聚变当中使用托卡马克磁约束产生的高温等离子体，其原理就是利用磁场束缚等离子体并使其不断加热，最终发生氢核聚变反应，并收集起来发电。这其实是模拟太阳上时时刻刻的聚变反应，之所以称为高温，是因为其芯部温度可以达到上亿度。

低温等离子体，比如弧光灯，辉光放电灯，射频放电等离子体刻蚀机等，这些气体放电产生的等离子体温度在几百K到上千K，远低于高温等离子体。

高温和低温虽然是根据温度划分，但是要区别与我们常见事物的温度，不是说低温就是跟室温差不多。

低温等离子体中又可以分为热等离子体和冷等离子体，这是根据等离子体中离子和电子温度是否处于热平衡状态来讨论的。热等离子体说的是电子和离子处于热平衡态，它们各自的温度差不多。比如电弧等离子体焊机所产生的热等离子体，电子温度和离子温度都可达到几千度。

冷等离子体说的是电子温度虽然很高可达到上万度，对，是上万度，然而离子温度却有几百K左右，甚至达到室温。那么我们之所以感觉不到冷等离子体很热，是因为其中只有电子温度很高，离子和原子温度较低，电子由于质量过于微小，能量传递效率极低，因此感觉不到，比如大气压冷等离子体射流放电，被用来皮肤杀毒，它的温度就很低。

那么等离子体根据其他条件还可以分为强电离和弱电离等离子体，强耦合和弱耦合等离子体，根据密度可分为致密等离子体和低密度等离子体。比如星际气体就属于稀薄低密度等离子体，而惯性约束聚变中利用激光打向靶丸产生的致密高温高热等离子体就属于高密度等离子体。

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等离子体中的主要参数包括密度，电子温度，离子温度，德拜半径，电离度。这几个是最终要的参数，那么诊断这些参数的方法有，电探针，磁探针，发射光谱，吸收光谱，激光诱导荧光，质谱发等。

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本回答在其他任何地方都搜所不到，纯属个人理解和手打，本人等离子体物理专业，错误难免，谢谢交流。

什么是等离子体，火属于吗

火焰一般可以看做等离子体，不过构成火焰的粒子的电离程度并不高。这将在后面进行详细讨论。那什么是等离子体呢？下面就来先为大家介绍它。

什么是等离子体？

等离子体又叫做电浆，被视为物质的第4种形态，或者称为“超气态”。简单来说就是电离了的“气体”，由离子、电子以及未电离的中性粒子组成，整体呈电中性。等离子体并不需要完全由离子构成。

等离子体属于非凝聚态，构成等离子体的粒子之间游离程度较高，粒子间的相互作用不强。至于凝聚态，就是由大量处于聚集状态的粒子构成的物态，液体和固体就是最常见的凝聚态。

等离子体并不神秘。气体通常都是由分子或原子构成的，而等离子体就是被电离（电离就是原子得到或者失去核外电子形成离子的一种过程，离子都带电）的气体。几乎所有气体都存在一定程度的电离，只是电离程度极低，因此并不能算作等离子体。并且物体要称之为等离子体，还需要具备等离子体所具备的特性，比如存在等离子体振荡、会受电磁场影响等。等离子体振荡是等离子体中的电子在惯性和离子的静电力作用下发生的简谐振动。

等离子体是宇宙中最常见的物态。宇宙中最常见的天体就是恒星，星系也是由恒星构成的，像太阳等恒星就是一个巨大的等离子体，它占了整个宇宙中物质形态的99%。自然界中的闪电就是等离子体。用人工方法，如核聚变、核裂变，也可产生等离子体。

不同等离子体在温度和密度方面差异巨大。以温度划分，等离子体可分为高温等离子体和低温等离子体。等离子体的温度分别用电子温度和离子温度表示，两者相等（或者说相差不多）则称为高温等离子体，不相等则称为低温等离子体。

最常见的等离子体是高温等离子体。处于核聚变状态的物质、电弧、闪电、极光等都是高温等离子体。高温等离子体在切割、冶炼、焊接等领域都有广泛的应用。

低温等离子体又叫做非平衡态等离子，可以存在于常温状态。辉光放电、电晕放电等现象都可以产生低温等离子体。日光灯（又叫做荧光灯）就是通过低压状态的汞蒸气通电后会发生辉光放电，并发射出紫外线，激发荧光粉发光的。在日常生活中大家耳熟能详的等离子电视，就是利用低温等离子体制成的显示器。除此之外还有等离子体涂层。

（各种颜色的荧光灯）

（上图为电晕放电现象）

为什么火焰属于等离子体？

火焰也是物质，是燃烧时的产物，能够发光发热。在太空中，没有重力作用，火焰会呈现为球形。

火焰的温度有高有低，不同材质燃烧时所形成的火焰，具有不同的温度。打火机火焰的温度大约在400度左右，酒精灯火焰的温度在600~700度，普通炉火的温度大约在800度左右，一般的纸张燃烧时产生的火焰温度仅为200多度。

此外，火焰又分为焰心、中焰和外焰，其中外焰由于与氧气或者氧化剂接触更充分，燃烧反应也更充分，因此温度更高。当可燃物与氧化剂接触时，温度达到着火点就会产生火焰。

一些材质燃烧时还会产生一些固体小颗粒，在热气上升的带动下夹杂在火焰中。不同的材质在燃烧时，火焰的颜色也各不相同。

一般来说温度越高，火焰中粒子的电离程度也就越高，火焰的温度一般都很高，属于高温等离子体。一些温度较低的火焰，由于电离程度太低，因此并不能完全算作等离子体，只能算是处于激发态（原子或者分子吸收能量后，被激发到高能级，尚未电离的状态）的高温气体。

上面已经说过，磁场能够影响等离子体。如果高温火焰是等离子体的话，必然会受到强磁场的影响。实验证明，火焰会受到磁场约束。

（如上图实验所示，磁场的变化能够对蜡烛火焰产生影响）

通过对等离子体有了一定的了解，相信大家也明白为什么火焰属于等离子体了。

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