ації газу в залежно від умов його існування може змінюватися в широких межах. Стовп тліючого розряду (наприклад, в газорозрядних лампах) - це слабоіонізірованний газ зі ступенем іонізації порядку 10 -8 -10 -6 . Позитивний стовп дугового розряду при високих (порядку атмосферного) тисках газу має ступінь іонізації порядку 10 -3 -10 -1 .
Крім ступеня іонізації іонізований газ характеризується концентрацією електронів, яка в Залежно від характеру іонізаційних процесів і щільності газу також змінюється в дуже широких межах. Так, концентрація електронів в каналі блискавки може досягати 10-10 2 січня /м 3 , в той час як в іоносфері 10 11 1/м 3 . <В
2.2. Порівняльний аналіз різних станів речовини
Шляхи, якими можна підійти до розгляду нижньої межі області екстремальних станів, найзручніше визначити за добре знайомою з шкільних курсів фізики та хімії діаграмі фаз (Див. рис. 3). p> Від потрійної точки, в якій існують тверда, рідка і газоподібна фази речовини, на три сторони розходяться три лінії. Одна з них, що розмежовує тверду і газоподібну фази, пішов до абсолютного нуля. Інша, що відокремлює тверду фазу від рідкої, злітає вгору. Можна рушити до високих тисків вздовж неї, але ми виберемо третю лінію - кордон "рідина - газ".
В
В
Рис. 3. Фазова діаграма для області відносно малих тисків і температур. За умов, відповідних точкам прикордонних ліній, фази знаходяться в рівновазі; за умов, відповідних потрійний точці, система складається з твердої, рідкої і газоподібної фази одночасно. У критичній точці рідина і пар стають тотожними за своїми фізичними властивостями; за цією точкою ці дві фази невиразні.
Розглянемо кордон В«рідина-газВ». Вона обривається в критичній точці, де втрачається відмінність між рідиною і газом. З подальшим зростанням температури пропадає потреба і в самих цих термінах: речовина переходить в своє четверте стан - плазму.
Це слово і ляже першим позначенням на ту частину області екстремальних станів, яка належить до вертикальному ділянці її нижньої межі.
Однак, нелогічно було б припускати, щоб властивості плазми були абсолютно однаковими на обох кінцях настільки протяжної смуги.
Згадаймо, чим відрізняються один від одного більш звичні для нас стану речовин - тверде, рідке та газоподібне (див. рис. 4).
Тверде тіло - це ідеальний порядок. З'ясувавши розташування декількох атомів в якій-небудь ділянці кристала, можна передбачити місце розташування як завгодно далеких їхніх сусідів по кристалічній решітці. Помилка у визначенні координат кожного атома НЕ перевищить амплітуди його хаотичних коливань поблизу положення рівноваги, обумовлених температурою.
Газ - це "ідеальний" безлад. Кожен атом газу рухається абсолютно незалежно від інших, часом стикаючись з ними.
Рідина - це щось середнє між порядком і безладом. У колі своїх близьких сусідів кожен атом займає певне положення і коливається біля нього, як у кристалі. Але такий порядок фізики не даремно називають ближнім: далекі сусіди рухаються один щодо одного зовсім хаотично, як атоми газу, - час від часу кожен атом змінює своїх сусідів.
В
Рис. 4. Схематичне зображення траєкторій руху частинок в газі (а), рідини (б) і кристалі (в), при умови, що положення частинок у всіх фазах фіксуються через рівні проміжки часу. На двох останніх малюнках точками позначені атоми-сусіди.
На ЕОМ вдалося розрахувати рух частинок в плазмі при великих тисках. Виявилося, що частки поводяться зовсім як рідини: то й справа стрибками змінюючи своє положення в просторі і на деякий час залишаючись вірними того ближнього порядку, який пов'язує їх з сусідами.
Плазму, для якої характерно така поведінка частинок, називають жідкоподобной. Як вже говорилося, плазма стає такою при великих тисках. Поблизу осі температур вона схожа за властивостями на ідеальний газ і називається ідеальною. (Межі, що дозволяють розрізняти агрегатні стани речовини на малюнку позначені білими лініями, розділяючими кольорові поля.)
Зона, де можна застосувати термін "Жідкоподобная плазма", на діаграмі прилягає до того місця, де нижня межа області екстремальних станів повертає до осі тисків. Тепер злегка змінимо напрямок аналізу: не припиняючи нарощувати тиск, кілька знизимо температуру.
З падінням температури зменшиться швидкість хаотичного руху частинок, зростання тиску змусить оголені ядра тісніше зблизитися один з одним. Роль кулонівського взаємодії між позитивно зарядженими ядрами зросте. З цієї причини ядрам буде енергетично вигідно вишикуватися в певному порядку, утворити кристалічну решітку.
Отже, ми прийшли до лінії розділу твердої і рідкої фаз. Розглянемо тепер поняття і явище плавлення. p> Відомо, що в звичних земних умовах плавлення ...
