ПЛАЗМА

В рассмотренном примере газ в трубке значительно изменил свои свойства: он стал проводить электрический ток, т. е. в нем наряду с нейтральными атомами и моле-кулами появилось большое количество заряженных частиц. При проведении данного опыта можно наблюдать сильное свечение в трубке, которое никак не соответствует температуре газа: ведь трубка практически остается холодной. Это новое, необычное для нас состояние вещества физики назвали плазмой. Основные свойства плазмы определяются уже не нейтральными атомами, а заряженными частицами — электронами, ионами и фотонами (квантами света), непрерывно излучаемыми нейтральными атомами газа, заполняющего газоразрядную трубку. Атомы и молекулы делятся на электроны, ионы, фотоны и атомные ядра; образуется электронно-ядерный газ, скорость частиц которого намного превышает среднюю тепловую скорость атомов и молекул обычного газа.

Мы знаем, что температура обычного вещества определяется скоростью движения его частиц. Как же определить температуру вещества, находящегося в состоянии плазмы? Здесь, очевидно, надо ввести понятия температур отдельных составляющих плазмы.

Наибольшей скоростью в рассмотренном нами случае газового разряда обладают электроны, их температура будет значительно выше температуры всех остальных частей плазмы. Ионная температура намного ниже электронной, но все же выше температуры нейтрального газа. В качестве примера рассмотрим дугу, возникающую при работе ртутного выпрямителя. Здесь большая часть светящегося газа представляет собой плазму, электронная температура достигает 20 000° К, а ионная 3000° К. В то же время температура ртутного пара в выпрямителе имеет температуру всего лишь 400— 500° К. Плазма с различной температурой составляющих частей (неизотермическая) не может существовать без внешнего притока энергии, так как она никогда не находится в тепловом равновесии. Если не подводить энергию к электродам газового разряда, то плазма в конце концов перестанет существовать. Непрерывные столкновения электронов, ионов и нейтральных атомов приведут к перераспределению энергии и к нейтрализации ионов.