等离子体的基本性质及其应用
1 等离子体的概念
定义:等量正电荷和负电荷载体的集合体。
具有零总电荷。
由电子、任一极性的离子,以基态的或任一激发态形式的任何高能状态的原子、分子以及光量子组成的气态复合体。
产生过程:
(1)对气体物质继续升高温度,气体分子的热运动会越来越剧烈;
(2)当温度足够高时,构成分子的原子获得足够大的动能后,会彼此分离,分子分裂成原子;
(3)进一步升高温度,原子的外层电子摆脱原子核的束缚成为自由电子,最终能使构成气体的分子乃至原子变成带正电荷的例子。
和通常的电解质电离不同,它不是在溶液中靠溶剂分子(水)帮助发送电离,而是在高温气态中发生。
发生了电离(无论是部分电离还是完全电离)的气体,虽然在某些方面跟普通气体有相似之处,但它们的主要性质却发生了本质的变化。
在气体中电离成分只要超过千分之一,它们的行为就主要由离子和电子之间的库仑作用力支配,中性粒子之间的相互作用退居次要地位,而且电离气体的运动受磁场的影响非常明显,它是一种导电率很高的导电流体,是物质三态之外的另一状态,被称为第四态,宏观上呈电中性,因而又称它为等离子体。
分类:
(1)高温等离子体,又称平衡等离子体,它的电子和分子或原子类粒子都具有非常高的温度
(2)低温等离子体,又称非平衡等离子体,电子温度仍然很高,分子或原子类粒子的温度却较低,通常在几百度以下,染整加工主要应用这种等离子体。
温度是表现微观粒子热运动的剧烈程度,在等离子体中的微观粒子包括电子和气体粒子,因此有电子温度和离子温度两种温度概念。
由于电子与电子通过碰撞交换能量,容易达到热力学平衡,具有一定温度,即电子温度。