Aineella on neljä tilaa: kiinteä, nestemäinen, kaasu ja plasma. Esimerkiksi kaasu voi koostua yksittäisistä atomeista (kuten jalokaasuista neonista) tai alkuainemolekyyleistä, kuten hapesta, joka koostuu useista atomeista. Atomit tai molekyylit, joista on poistettu yksi tai useampi orbitaalielektroni (tai harvinaisissa tapauksissa lisätty ylimääräinen elektroni) ja vapaat elektronit yhdistyvät muodostamaan plasman.
Kaasu vs plasma
Ero kaasun ja plasman välillä on se, että molemmat tilat ovat aineita, mutta erosivat niiden ominaisuuksien vuoksi. Molemmat ovat erilaisia, kun kyse on niissä olevista molekyyleistä. Kaasumolekyylit ovat erillään toisistaan eivätkä voi johtaa sähkönjohtavuutta niiden läpi, kun taas plasmassa sähkönjohtavuus on korkea, koska molekyylit ovat tiiviisti pakattu plasmaan.
Määrittelemätön muoto ja tilavuus kuvaavat "kaasuna" tunnetun aineen tilaa. Toisin kuin kaasuilla, kiinteillä aineilla ja nesteillä on näin pienempi tiheys. Paljon liike-energiaa omaavien hiukkasten välissä on paljon tilaa. Hiukkaset kulkevat nopeasti ja ovat vuorovaikutuksessa, jolloin ne hajoavat tai leviävät, kunnes ne jakautuvat tasaisesti säiliön tilavuuteen.
Aineen neljättä tilaa kutsutaan plasmaksi. Kaasun kuumentaminen, kunnes sen elektroneilla on tarpeeksi energiaa pakenemaan positiivisesti varautuneen ytimen otosta, tuottaa plasmaa. Ioneja syntyy, kun molekyyliyhteydet katkeavat ja atomit vastaanottavat tai menettävät elektroneja. Laseria, mikroaaltogeneraattoria tai muuta voimakasta sähkömagneettista kenttää voidaan käyttää plasman luomiseen.
Kaasun ja plasman vertailutaulukko
| Vertailuparametrit | Kaasu | Plasma |
| Tyyppi | Aineen kolmas tila | Aineen neljäs tila |
| Määritelmä | aine tai aine, joka laajenee vapaasti täyttääkseen säiliön koko kapasiteetin, ilman kiinteää muotoa (toisin kuin kiinteä aine) tai tilavuutta (toisin kuin neste). | ionisoitu kaasu, jossa on prosenttiosuus positiivisia ioneja ja vapaita elektroneja, joka ei aiheuta lähes lainkaan kokonaissähkövarausta, usein matalissa paineissa tai erittäin korkeissa lämpötiloissa |
| Sähkövirran johtavuus | Erittäin matala | Erittäin korkea |
| Kyky toimia itsenäisesti | Yksi | Kaksi tai Enemmän |
| Nopeuden jakautuminen | Maxwellilainen | ei-maxwellilainen |
| Vuorovaikutukset molekyyleissä | Binääri | kollektiivinen |
Mikä on kaasu?
Kun kiinteä, nestemäinen ja plasma ovat kolme muuta aineen tilaa, jotka muodostavat aineen neljä perustilaa, kaasu on yksi. Yksittäiset atomit (kuten jalokaasu, kuten neon), alkuainemolekyylit tai monimutkaiset molekyylit, jotka koostuvat useista atomeista, voivat muodostaa puhtaan kaasun (esim. hiilidioksidin). Kaasuseos, kuten ilma, koostuu useista eri aineista. puhtaista kaasuista. Kaasun erottaa nesteistä ja kiinteistä aineista tiettyjen kaasuhiukkasten laaja ero.
Neutraaleja hiukkasia voi olla saatavilla tietty määrä lämpötilasta ja tiheydestä riippuen, jolloin plasmaa kutsutaan osittain ionisoiduksi. Osittain ionisoituja plasmaa ovat neonkyltit ja valaistus. Koska plasma ei ole hyvin määritelty, toisin kuin kolme muuta aineen tilaa, se on tulkinnan ja kontekstin asia.
Paine, tilavuus, hiukkasten lukumäärä ja lämpötila ovat neljä fysikaalista tekijää tai makroskooppista ominaisuutta, jotka vaikeuttavat useimpien kaasujen havaitsemista heti.
Tutkijat Robert Boyle, Jacques Charles, John Dalton, Joseph Gay-Lussac ja Amedeo Avogadro ovat johdonmukaisesti havainneet nämä neljä ominaispiirrettä erilaisille kaasuille erilaisissa ympäristöissä. Lopulta heidän kattavan tutkimuksensa tuloksena oli ihanteellinen kaasulaki ilmaistava matemaattinen yhteys näiden ominaisuuksien välille.
Mikä on plasma?
Plasma, jota Irving Langmuir tutki laajasti 1920-luvulla, on yksi aineen neljästä perustilasta. Ionikaasut koostuvat atomeista tai molekyyleistä, jotka ovat pudonneet yhden tai useamman kiertoradan elektronin ja myös vapaita elektroneja. Plasma on yleisin standardiaineen muoto maailmankaikkeudessa, lukuun ottamatta pimeää ainetta ja paljon vaikeampaa pimeää energiaa. Plasma liittyy tyypillisesti tähtiin, kuten omaan, mutta sitä voi esiintyä myös tiivistetyssä väliainejoukossa ja mahdollisesti planeettojenvälisillä alueilla.
Neutraaleja hiukkasia voi olla saatavilla tietty määrä lämpötilasta ja tiheydestä riippuen, jolloin plasmaa kutsutaan osittain ionisoiduksi. Osittain ionisoituja plasmaa ovat neonkyltit ja valaistus. Koska plasma ei ole hyvin määritelty, toisin kuin kolme muuta aineen tilaa, se on tulkinnan ja kontekstin asia.
Neutraaleja hiukkasia voi olla saatavilla tietty määrä lämpötilasta ja tiheydestä riippuen, jolloin plasmaa kutsutaan osittain ionisoiduksi. Osittain ionisoituja plasmaa ovat neonkyltit ja valaistus. Koska plasma ei ole tarkkaan määritelty, toisin kuin kolme muuta aineen tilaa, se on tulkinnan ja kontekstin kysymys. Kyseessä olevan ilmiön mukaan aine on ionisoitava, jotta sitä kutsutaan "plasmaksi". Toisin sanoen plasma on aine, jota ei voida oikein karakterisoida ottamatta huomioon varautuneiden hiukkasten olemassaoloa.
Tärkeimmät erot kaasun ja plasman välillä
Johtopäätös
Plasmat ovat samanlaisia kuin kaasut, mutta niiden atomit ovat erilaisia, koska ne koostuvat tietyn alkuaineen, kuten neonin (Ne) vapaista elektroneista ja ioneista. Koska plasma koostuu positiivisesti ja negatiivisesti varautuneiden hiukkasten ryhmistä, se eroaa kaasusta. Neonkaasun elektronit ovat kokonaan sitoutuneet ytimeen. Suurin ero on, että kaasussa atomit pysyvät ehjinä ja yleensä liittyneenä molekyyleiksi, mutta plasmassa ainakin osa elektroneista on eronnut atomeistaan kokonaan. Toisin sanoen plasmahiukkaset ovat varautuneita, kun taas kaasuhiukkaset ovat suurelta osin varautumattomia.
