اليوم: الثلاثاء 19 مارس 2024 , الساعة: 2:16 ص
البلازما الحالة الرابعة للمادة و الغازية في الفيزياء و في الكيمياء
بحوث و تقرير و مقال و ابحاث عن البلازما
البلازما (من الإنكليزية: Plasma) أو الهَيُولَى هي حالة متميزة من حالات المادة يمكن وصفها بأنها غاز متأين تكون فيه الإلكترونات حرة وغير مرتبطة بالذرة أو بالجزيء. فإذا علمنا أن المادة توجد في الطبيعة في ثلاث حالات: صلبة وسائلة وغازية، فإنه بالإمكان تصنيف البلازما على أنها الحالة الرابعة التي يمكن أن توجد عليها المادة.
على النقيض من الغازات فإن للبلازما صفاتها الخاصة. يؤدي التأين لخروج واحد أو أكثر من الإلكترونات عند تسليط حرارة أو طاقة معينة. هذه الشحنة الكهربية تجعل البلازما أو الهيولى موصلة للكهرباء ولذلك ستستجيب بقوة للمجال الكهرومغناطيسي. تأخذ البلازما شكل غاز محايد (معتدل) شبيه بالغيوم، على سبيل المثال النجوم. أو قد يأتي كحزم متأينة ولكنها تحتوي على غبار وحبيبات (وتسمى البلازما المغبرة) وهذه قد شكلت بواسطة الحرارة والغاز المتأين. فعند قذف الإلكترون بعيدا عن النواة سيجعل الشحنات الموجبة والسالبة أكثر حرية.
شعلة بلازمية تعكس إحدى أكثر ظواهر الهيولى تعقيدا، والتي من ضمنها تأتي (الفتيلة). الألوان هي نتاج من تراخ الإلكترونات من حالة الاستثارة والهيجان إلى حالة أقل طاقة بعد إعادة توحدها مع الأيونات. هذه العمليات تؤدي إلى إصدار ضوء على شكل طيف مميز من الغاز المثار
تاريخ البلازما
في عام 1879 اكتشف العالم السير وليام كروكس البلازما عن طريق أنبوب كروكس و أطلق عليها آنذاك "المادة الإشعاعية".[1]. واكتشف العالم البريطاني جوزيف طومسون خصائص و طبيعة البلازما عام 1897[2], و يرجع الفضل في تسمية البلازما إلى العالم إيرفينغ لانغموير في عام 1928[3] ربما لأنه رأى انها تشبه بلازما الدم[4].
وقد كتب لانغموير:
بجوار الأقطاب يوجد أغطية رقيقة تحتوي إلكترونات قليلة، الغاز المتأين يحتوي على أيونات وإلكترونات بكميات متساوية تقريبا مما يجعل ناتج شحن المكان بسيط جدا. يستحسن أن نستخدم اسم البلازما لتعريف المنطقة المحتوية على شحنات متساوية من الإلكترونات والأيونات[5]
عموميات البلازما
تشكل البلازما نسبة 99% من المادة الكونية بين النجوم و المجرات من حيث الكتلة والحجم[6]، بعض الكواكب تشكل البلازما أغلب مادتها، حيث يعتبر كوكب المشتري كتلة هائلة من البلازما. فقط حوالي 0.1 % من الكتلة و 10−15 % من الحجم يدخل بمدار كوكب بلوتو.لاحظ عالم البلازما الشهير هانز ألفين أن هناك كميات قليلة من الحبيبات تتصرف خلال الشحنات الكهربية كأيونات وكشكل من أشكال البلازما (بلازما مغبرة).
أشكال البلازما تتضمن
الصناعية:
موجودة بشاشات البلازما مثل التلفاز
مصابيح التألق (لمبات الفلوريسنت) (إنارة ذات طاقة ضعيفة)، إشارات النيون[7]
عوادم الصواريخ
النطاق الموجود أمام الحاجز الحراري لسفن الفضاء خلال دخولها غلاف الأرض الجوي
داخل هالة مولد تفريغ الأوزون.
أبحاث الاندماج النووي
التقوس الكهربي الموجود بالإنارة القوسية، لحام القوس الكهربي أو المصباح (المدفع) البلازمي
مصابيح البلازما وتسمى كرة البلازما
يستخدم البلازما لحفر رقائق الحاسوب لإنتاج الدوائر الكهربية وصنع أشباه الموصلات.
بلازما أرضية
البرق و الصواعق
كرة اللهب
نار سانت إلمو
طبقة الأيونوسفير
الشفق القطبي
بلازما فيزياء فلكية و فضاء كوني
الشمس و النجوم
(البلازما تسخن بالاندماج النووي)
رياح شمسية
الفراغ المحيط بين الكواكب
الفراغ المحيط بين النجوم
الفراغ المحيط بين المجرات
حلقة أحد أقمار المشتري
الأقراص الناشئة من تكوين الأجسام النجمية الضخمة
سديم المجرات
خصائص ومعالم البلازما
الأرض منبع البلازما حيث نرى أيونات الأكسجين و الهيدروجين و الهليوم تتدفق إلى الفضاء من مناطق قريبة من القطبين. اللون الأصفر الذي فوق القطب الشمالي يرمز إلى ضياع الغازات إلى الفضاء الخارجي. المنطقة الخضراء ترمز إلى شفق القطب الشمالي أو طاقة البلازما التي تتدفق عائدة إلى الأرض
تعريف البلازما
يعتبر وصف البلازما على أنها وسط متعادل من الجسيمات سالبة و موجبة الشحنة، وصفاً ضعيفاً تعوزه الدقة وذلك لأن تعريف البلازما لابد أن يتضمن ثلاثة معايير مما يعطى دقة أكثر وهي [8][9][10]:-
1.تقارب البلازما: الجسيمات المشحونة يجب أن تكون متقاربة بدرجة أن لكل جسيم له أن يؤثر على الكثير من الجسيمات القريبة بدلاً من مجرد التفاعل مع أقرب الجسيمات (والتأثير الجماعي هي الصفة المميزة للبلازما). تقارب البلازما يكون له تأثير أقوى كلما كانت أعداد الإلكترونات داخل المجال المؤثر (يسمى كرة ديباي) لها نصف قطر من الجسيمات الكبيرة يسمى (طول ديباي). معدل عدد الجسيمات بمجال ديباي هو قيمة أو مقدار البلازما ويرمز على شكل "Λ" وهو حرف لامدا بالأبجدية الإغريقية.
2.حجم التفاعلات في البلازما: حيث أن نصف قطر ديباي Debye صغير بالمقارنة بالحجم الطبيعي للبلازما الموجودة في الكون. وهذا يعنى أن مقدار التفاعلات الحادثة في قلب كتلة البلازما لها أهمية كبيرة عنها على حواف البلازما آخذين في الاعتبار تأثير ما يحيط بالبلازما من الوسط المحيط بها.
3.تردد البلازما: تردد الإلكترونات في البلازما هو كبير بالمقارنة بتردد الإلكترون في حالته المتعادلة (ويقيس التردد البلازمي للإلكترون ويسمى موجات البلازما أو موجات لانغموير تقيس كثافة الشحنة في محيط موصل مثل البلازما والمعادن. وينتج من الكمية في هذا التردد (البلازمون) وهو شبه جزيء للبلازما)أكبر من تردد الإلكترون بالحالة الطبيعية (بقياس موجات التصادم بين الإلكترونات والجسيمات المحايدة) بهذه الحالة البلازما تتصرف بحماية شحناتها بسرعة (شبه محايد هو تعريف آخر للبلازما).
تسلسل مقادير البلازما
تختلف قيم البلازما حسب القيم الأسّية، لكن خصائص البلازما قد تكون متقاربة جدا كما هو موجود بجدول مقياس البلازما. الجدول التالي ببين فقط البلازما الذرية التقليدية وليست الظواهر الغريبة مثل بلازما الكواركات لأن (هذه البلازما ) تتميز بحالة نووية ذات كثافة مادية هائلة:
مستويات البلازما: حيث الكثافة تزداد إلى الأعلى والحرارة باتجاه اليسار. الإلكترونات الحرة بالمعادن قد تقيَم كإلكترونات بلازمية[11] تسلسل مقادير البلازما: بالأس العشري
الميزة البلازما الأرضية البلازما الكونية
الحجم
بالأمتار 10−6 م (بلازما مختبرات) حتى
102 م (البرق) (~8 مدى بالأس العشري) 10−6 م (غلاف سفينة الفضاء) حتى
1025 م (سديم المجرات) (~31 أس)
الحياة
بالثواني 10−12 ث (البلازما الليزرية) حتى
107 ث (لمبات الفلورسنت) (~19 أس) 101 ث (الإنفجارات الشمسية) حتى
1017 ث ( بلازما المجرات ) (~17 أس)
الكثافة
الجسيمات لكل
متر مكعب 107 م-3 حتى
1032 م-3 (حد الجمود للبلازما) 100 (أي = 1) م-3 (مابين المجرات) حتى
1030 م-3 (باطن النجوم)
درجة الحرارة
بالكالفن ~0 ك (بلازما متبلورة[12]) حتى
108 ك (بلازما الاندماج المغناطيسي) 102 ك (الشفق) حتى
107 ك (باطن الشمس)
المجال المغناطيسي
بالتسلا 10−4 ت (بلازما مختبرات) حتى
103 ت (البلازما النبضية) 10−12 ت (مابين المجرات) حتى
1011 ت (قرب النجوم النيوترونية)
درجة تأين البلازما
التأين ضروري لتكوين البلازما، المقصود ب"كثافة البلازما" هي الكثافة الإلكترونية. بمعنى كمية الإلكترونات المتحررة لكل وحدة مساحة. درجة التأين هي كمية الذرات التي خسرت أو كسبت إلكترونات وتكون الحرارة هي العامل القوي المتحكم بذلك. لو أن جزءاً من الغاز بما يساوي 1% من الجزيء قد تأين فسوف يأخذ صفة شبه البلازما (بمعنى أنه متأثر بمجال مغناطيسي وهو موصل كهربائي قوي).
درجة التأين α تعرف بالمعادلة:
حيث أن: ni كثافة الأيونات و na كثافة الذرات غير المتأينة (المحايدة).
ترتبط كثافة الإلكترون بدرجة التأين عن طريق حالة متوسط الشحنة للأيون خلال المعادلة التالية:
حيث أن ne ترمز إلى كثافة الإلكترونات.
البلازما مع درجة قليلة من التأين تسمى "بلازما باردة". ومن الممكن الحصول على بلازما بدرجة قليلة من التأين (أكثر الغازات المحايدة) بمعنى أن الأيونات ذات درجة عالية من التأين تكون الإلكترونات قليلة موجودة لكل أيون.
الحرارة
تقاس حرارة البلازما بالكالفن أو إلكترون فولت، وهي قياس للطاقة الحركة الحرارية لكل جزيء، كثيرا من الأحيان الإلكترونات تكون قريبة من حالة التوازن الحراري لأن الحرارة تكون واضحة المعالم. حتى بحالة الانحراف في معادلات ماكسويل لتوزيع الطاقة ومثال على ذلك: أشعة فوق البنفسجية ،الجسيمات النشطة أو مجال كهربائي قوي وبسبب التفاوت الكبير بالحجم الإلكترونات تأتي إلى حالة التوازن ديناميكا الحرارية بأنفسهم أسرع من أن يتحولوا إليها من خلال الأيون أو الذرات الطبيعية. لهذا السبب حرارة الأيونات تكون مختلفة عن حرارة الإلكترون وعادة أبرد. وهذا معتاد ببلازما الأيونات الضعيفة حيث الأيونات تكون قريبة من الحرارة المحيطة.
استناداً للحرارة المرتبطة بالإلكترونات والأيونات والجسيمات المحايدة فإن البلازما يمكن تصنيفها على أنها الحرارية أو لاحرارية.
البلازما الحرارية: تكون فيها الإلكترونات والأجسام الثقيلة بنفس درجة الحرارة أي أنهم بحالة التوازن الحراري مع بعضهم البعض ..
البلازما اللاحرارية: تكون الأيونات والجسيمات المحايدة بحالة الحرارة المحيطة بها بينما الإلكترونات تكون أكثر حرارة بكثير.
وكما أسلفنا فإن الحرارة تتحكم بدرجة التأين بالبلازما. بالخصوص أن تأين البلازما محدد بدرجة حرارة الإلكترون المتصلة بطاقة التأين (وبدرجة أضعف بالكثافة). البلازما أحيانا يشار إليها بأنها حارة إذا كانت متأينة بدرجة تامة، أو باردة إذا كان جزئ بسيط (كمثال1%) من جزيء الغاز متأين ولكن التعريفات الأخرى للبلازما الحارة والباردة هي معروفة. حتى في حالة البلازما الباردة فإن درجة حرارة الإلكترون المثالية تكون حوالي عدة آلاف من الدرجات المئوية. البلازما المستخدمة في التكنولوجيا البلازمية عادة تكون باردة في هذا الصدد..
البرق هو مثال للبلازما الموجود على سطح الأرض. تفريغ البرق للكهرباء يكون عادة 30,000 أمبير، ويصل إلى 100 مليون فولت. يصدر منها الضوء و أشعة الراديو و أشعة سينية وحتى أشعة غاما[13]. درجة حرارة البلازما بالبرق قد تصل ~28,000 كالفن (~27,700°C) وكثافة الإلكترون قد تتعدى 2410/متر³.
الجهد الكهربائي
بما أن البلازما موصل قوي للكهرباء فمقادير الجهد الكهربية ستأخذ دورا مهما. وبما أن الجهد موجود ما بين جسيمين مشحونين بالفضاء. فإذا وضع إلكترود أو قطب كهربي بالبلازما فإن الجهد بشكل عام سيتحرك بقوة إلى مادون جهد البلازما بسبب نشوء ما يسمى غشاء ديباي. بسبب جودة التوصيل الكهربي فإن المجال الكهربي للبلازما يصبح صغيرا جدا وهذا يفضي إلى مفهوم مهم لشبه الحياد والذي يقول إذا كانت كمية التقارب الحقيقية جيدة فالمفروض أن كثافة الشحنات السالبة تعادل كثافة الشحنات الموجبة خلال مساحة كبيرة من البلازما حيث أن المعادلة: () على مقياس طول ديباي قد يكون الشحن غير متوازن. بهذه الحالة الخاصة يكون الطبقات المزدوجة متشكلة و توزيع الشحن يمكن أن يمتد إلى عشرات من أطوال ديباي.
مقادير الجهد والمجالات الكهربية يجب أن يكونوا محددين بالوسط المحيط بدلا من إيجاد صافي كثافة الشحنات. المثال العام لنعرف أن الإلكترون بحالة طبيعية معادلة بولتزمان:
.
ميزة تلك المعادلة تجعل الحالة قادرة على حساب المجال الكهربي من الكثافة:
.
ممكن إنتاج بلازما ليست شبه محايدة فمثلا شعاع الإلكترون له شحنة سالبة. كثافة البلازما غير المحايدة يجب أن تكون قليلة أو صغيرة جدا وإلا ستنتشر بطريقة الكهرباء الساكنة غير المرغوب فيها. بالبلازما الكونية، حاجز ديباي يمنع المجال الكهربي من التأثير المباشر على البلازما خلال مسافة كبيرة (أبعد من طول ديباي). لكن ظهور الجزيئات المشحونة يجعل البلازما تولد وتتأثر بالمجال المغناطيسي. وهذا يسبب سلوكا معقدا مثل نشوء الطبقات المزدوجة التي تفصل الشحنات عن بعضها البعض خلال العشرات من أطوال ديباي. ديناميكا البلازما تتأثر مع المجالات المغناطيسية سواءا الخارجية أو المنتجة ذاتيا.
المغنطة
البلازما الممغنطة هي التي في مجال مغناطيسي قوي لدرجة أنه يؤثر على حركة الجسيمات المشحونة. المعيار الكمي المشترك هو أن الجسيم بالمتوسط يكمل على الأقل دورة كاملة حول المجال المغناطيسي قبل الاصطدام أو الالتحام (بمعنى ωce / νcoll > 1 حيث أن ωce هو عدد دورات الإلكترون حول المجال و νcoll هو معدل اصطدام الإلكترون). يكون بالعادة أن الإلكترونات ممغنطة والأيونات غير ممغنطة. البلازما الممغنطة( المغناطيسية) تكون مختلفة الخصائص بمعنى أن هناك خصائص تتوازى مع المجال المغناطيسي وهناك عمودية عليها. بما أن المجال الكهربي بالبلازما يكون ضعيفا بسبب قوة التوصيل، ولكنه يتوافق مع حركة البلازما بالمجال المغناطيسي بالمعادلة التالية:
E = -v x B (حيث أن E هو المجال الكهربي.. و v هو السرعة.. و B يعني المجال المغناطيسي) وهذا المجال الكهربي لم يتأثر بحاجز ديبي, ولكن على أطراف البلازما يكون المجال الكهربي أساسا صفر[14].
مقارنة بين البلازما وحالات المادة الأخرى
البلازما هي الحالة الرابعة للمادة وتتميز عن غيرها من حالات المادة بالطاقة الهائلة التي تمتلكها. وهو ذو صفات مقاربة للحالة الغازية ولكن ليس له شكل محدد أو كتلة.ينظر العلماء للبلازما على أنها أكثر أهمية من الغاز بسبب الحالات المتميزة له، راجع الجدول التالي:
الخاصية الغاز البلازما
توصيل كهربي ضعيف جدا
الغازات عازل قوي إلا في حالة تحولها إلى مادة بلازمية في مجال كهربي قوته فوق 30 كيلوفولت/ سم.[15]
قوي جدا
لأغراض عديدة التوصيل بالبلازما ممكن أن يعامل على أنه غير محدود.
الأنواع التي تمثلها نوع واحد
جميع الجزيئات تتصرف بطريقة مشابهة, تتأثر بالجاذبية وتتصادم مع بعضها البعض اثنان أو ثلاثة
إلكترون أو أيون أو محايد وتتوزع حسب نوع الشحنة وتتصرف عند أكثر الحالات باستقلالية حسب الحجم والسرعة والحرارة وبظهور أنواع جديدة من الموجات وعدم الإستقرارية
توزيع السرعة نظام ماكسويل لتوزيع السرعات
التصادم يتبع نظام ماكسويل لتوزيع السرعات عند جميع الجزيئات، عدا بعض الجزيئات السريعة. غير خاضع لنظام ماكسويل
تفاعلات التصادم ضعيفة عند البلازما الحارة والقوة الخارجية قادرة على تحريك البلازما من مكانها المتوازن وتؤدي إلى كثافة قوية من الجسيمات السريعة الغير عادية.
التفاعلات مزدوج
اصطدام بين جسيمين ونادرا بين ثلاثة. تراكمي
تموج أو حركة منتظمة للبلازما مهم جدا لأن الجسيمات تتفاعل لمجالات أبعد خلال القوى الكهربية والمغناطيسية.
حالات البلازما المعقدة
بالرغم أن المعادلات التي تحكم البلازما هي بسيطة نوعاً ما, إلا أن سلوك البلازما غير عادي ومتغير وفيه ذكاء. ظهور تصرف غير متوقع من شكل عادي هو تصرف طبيعي من نظام معقد, مثل هذه النظم تميل في بعض الأحيان في سلوكها ما بين النظام والفوضى، ومن الصعب وصفها سواءً عبر قوانين رياضية بسيطة أو بالعشوائية التامة. التشكيل العفوي من الميزات المكانية بالسلسلة الواسعة من الجداول الطويلة هو أحد مظاهر التعقيد بالبلازما. التشكيلات جميلة فمثلاً لأنها حادة جداً، التحيز بالمكان يكون متقطع(المسافة بين المجسمات أكبر من الأجسام نفسها) أو شكل كسري.
أغلب تلك الجسيمات تمت دراستها مخبرياً بادئ الأمر ومن ثمّ تعرف الناس عليها. أمثلة على تعقيدات وتركيب الأجسام بالبلازما يشتمل على:
التفتيل
الشروخ والقنوات أو الأشياء الضئيلة[16] ترى في أغلب البلازمات مثل كرة البلازما و الشفق[17] و البرق[18] و التقوس الكهربي و وهج الشمس[19] وبقايا الانفجار النجمي[20] فهي ترتبط أحيانا مع أكبر كثافة موجودة وتسمى بالحبال المغناطيسية[21].
الكتل أو الطبقات المزدوجة
الصفائح الضيقة ذات الحواف الحادة مثل الكتل أو الطبقات المزدوجة والتي تسبب التغير السريع بخصائص البلازما. الطبقات المزدوجة مسئولة عن تمركز الشحنات المنفصلة والتي تسبب الاختلاف الكبير بالجهد خلال الطبقة ولكن لا تولد أي مجال كهربائي خارجها. الطبقات المزدوجة تباعد بين مناطق البلازما المتقاربة بأشكال مختلفة وتكون موجودة بالعادة بالتيارات حاملة البلازما وهي تعجل سرعة الإلكترونات والأيونات.
المجال الكهربي والدوائر
خاصية شبه الحيادية بالبلازما تتطلب من تيارات البلازما أن تكون متقاربة من بعضها البعض بالدوائر الكهربية, هذه الدوائر تخضع لقانون كيرشوف للدائرة الكهربية وتحتوي على مقاومة و عامل مستحث, تلك الدوائر يجب أن تعامل كنظام مزدوج قوي, كل منطقة بلازما مستقلة بسلوكها بالدائرة الداخلية، إنها الترابط القوي بين عناصر النظام معا مع عدم الاستقامة مما يقود إلى سلوك معقد. الدوائر الكهربية بالبلازما تخزن طاقة مستحثات(مغناطيسية). وان تكون تلك الدائرة معطلة فمثلا عند عدم استقرار البلازما, الطاقة المستحثة ستخرج كمسخن ومسارع للبلازما, وهذا هو تفسير الحرارة التي توجد بالهالة الشمسية. التيار الكهربي وبالتحديد المجال المغناطيسي المصطف مع التيار الكهربي(الذي أحيانا يشير إلى تيارات بيركلاند) تلاحظ عادة بالشفق الأرضي و في فتائل البلازما
البناء الخلوي
الصفائح الضيقة ذات الحواف الحادة ممكن تعزل المناطق مع خواصهم المختلفة مثل المغناطيسية والكثافة والحرارة مما ينتج مناطق تشبه الخلايا. الأمثلة على ذلك المحيط المغناطيسي و المحيط الشمسي و غطاء المجال الشمسي. هنز ألفن كتب: وجهة نظر عالم بالكونيات هو أن أهم أبحاث اكتشافات الفضاء هو بالاحتمال تكوين الكون الخلوي كما تبين في كل منطقة من مناطق الفضاء التي يمكن الإطلاع عليها في الموقع، هناك عدد من الحوائط الخلوية، صفائح من التيار الكهربي التي تقسم الكون إلى أقسام مع اختلاف بالمغناطيسية والحرارة والكثافة و الخ"[22].
سرعة التأين الحرجة
هي السرعة النسبية ما بين البلازما المتأينة والغاز المحايد حيث يحصل التأين للغاز، عملية التأين الحرجة هي تقنية عامة للتحويل طاقة الحركية لدفق الغاز السريعة إلى طاقة البلازما أو التأين الحرارية. إذا ضخت طاقة أكثر فإن سرعة الذرات أو الجزيئات لن تتعدى سرعة التأين الحرجة حتى يكون الغاز كامل التأين هذه الظاهرة الحرجة هي حالة نموذجية من نظام معقد ويمكن أن تؤدي إلى ميزات مكانية أو زمانية شديدة.
البلازما الشديدة البرودة
ممكن إنتاج بلازما شديدة البرودة باستخدام الليزر لإمساك وتبريد الذرات المحايدة إلى درجة حرارة تعادل 1مللي كلفن أو أقل, وليزر آخر يأين الذرات بواسطة إعطاء الإلكترونات الأبعد طاقة كافية للخروج من مجالها الذري. النقطة المهمة في البلازما الشديدة البرودة هي معالجة الذرات بدقة بواسطة الليزر، والسيطرة على طاقة الحركة للإلكترونات المتحررة. باستخدام ليزر نبضي معين يمكن إنتاج طاقة إلكترون مقارنة لدرجة حرارة صغيرة تعادل 0.1 ك، ونطاق التردد لليزر النبضي محدد سلفا. فالأيون يحافظ على درجة حرارة تساوي مللي كالفن في الذرة المحايدة. هذا النوع من البلازما الشديدة البرودة الغير متوازنة ينشأ بسرعة، ويضع أسئلة كثيرة لهذا السلوك بدون إجابة لها والتجارب أفضت إلى كشف ديناميكات غريبة وسلوك إعادة الارتباط مما زاد من حدود معرفتنا بعلم البلازما. إحدى الحالات الغير مستقرة للبلازما الغير مثالية هي حالة ريدبرج، الذي يشكل من تكثيف الذرات بالإثارة.
البلازما اللاحيادية
الشبه حيادية هي مقدرة ومدى قوة الإلكترون وجودة التوصيل بالبلازما التي عادة تضمن تعادل في كثافة الشحنات السالبة والموجبة لكل نطاق محدد. أما البلازما المحتوية على كمية إضافية من كثافة شحنة معينة بحالات قصوى يتكون فقط لصنف واحد يسمى بلازما لاحيادية. بالبلازما المجال الكهربي هو المهيمن مثل حزمة الجزيئات المشحونة والغيوم الإلكترونية والبلازما البوزيترونية (هو جسيم مضاد مساوي لكتلة الإلكترون وذو شحنة موجبة).[23].
البلازما المغبرة والبلازما الحبيبية
البلازما المغبرة تكون عادة بالفضاء الكوني وتتميز بوجود الغبار فيها فإذا صارت الجسيمات أكبر فتكون حبيبية وهي لها تصرفات البلازما.
وصف رياضي
لوصف حالة البلازما تماما نحتاج لنعرف أماكن وسرعة الجسيمات ووصف المجال الكهرومغناطيسي بمنطقة البلازما، لكن ليس من الضروري أن نفحص جميع الجسيمات بالبلازما، لهذا علماء البلازما يعطون بتفصيل أقل للنماذج المعروفة وهناك نوعين مهمين
نموذج الموائع
نموذج الموائع يصف البلازما من حيث الكميات السهلة مثل الكثافة و السرعة المتوسطة حول كل موقع. أحد نماذج الموائع البسيطة نظرية ديناميكية هيدرومغناطيسي(ديناميكيات الموائع الموصلة في مجالات كهربية ومغناطيسية شبه مستقرة, وهذه الموائع قد تكون معادن فلزية سائلة كالزئبق أو الفلزات القلوية المنصهرة أو قد يكون غاز ضعيف التأين أو بلازمات) وهي تتعامل مع البلازما كمائع وحيد محكوم بتركيبة من (معادلات ماكسويل و معادلات نافير-ستوك) الوصف الآخر هو نظام الموائع الثنائي. حيث أن الإلكترون والأيون يعاملان منفصلين عن بعضهما البعض. نظام الموائع عادة يكون دقيق إذا صار الاصطدام عالي بدرجة كافية لكي يصل توزيع سرعة البلازما مقاربة لقانون (توزيع ماكسويل بولتزمان). والسبب أن نظام الموائع يصف البلازما كمجرى واحد بدرجة حرارة محددة لكل موقع مكاني, فإنه لا يمكنه اصطياد سرعة الأجسام الفضائية مثل الشعاع أو الطبقات المزدوجة ولا يحل تأثير أجسام الموجات.
النموذج الحركي
هذا النموذج يصف توزيع سرعة الجسيم لكل نقطة بالبلازما ولا نحتاج للافتراض بقانون توزيع ماكسويل بولتزمان. وصف الحركة ضروري للبلازما العديمة الاصطدام. هناك طريقتان معروفتان لوصف الحركة بالبلازما، الأولى تعتمد وظيفة التوزيع السهل على الشبكة في السرعة والموقع أما الأخرى فتسمى تقنية الجزيء في الخلية فتضم المعلومات الحركية بإتباع مسارات لعدد كبير من الجزيئات الفردية. نموذج الحركي أكثر كثافة حسابيا من نموذج الموائع, ويستخدم معادلة فلاسوف لوصف نشوء نظام الجزيئات بالبيئة الكهرومغناطيسية.
البلازما الاصطناعية
تنتج معظم البلازما الصناعية بتطبيقات المجالات الكهربية أو المغناطيسية أو كليهما. البلازما المنتجة مخبريا ثم للاستخدام الصناعي يمكن أن تصنف بشكل عام حسب:
نوع مصدر الطاقة المنتجة لتلك البلازما، بمعنى التيار الكهربي، تردد موجي، و تردد ذو الموجات الدقيقة (Microwave).
مجال الضغط لديها: ضغط الفراغ < 10 مللي تور، ضغط جزئي ~ 1 تور، الضغط الجوي 760 تور=1 بار=1.013 نيوتن/متر مربع.
درجة التأين بالبلازما: تأين كامل، تأين نسبي، تأين ضعيف.
علاقة الحرارة داخل البلازما: بلازما حرارية (Te = Tion = Tgas)، بلازما غير حرارية أو باردة (Te >> Tion = Tgas).
شكل القطب المستخدم لتوليد البلازما.
مغناطيسية الجسيمات الداخلة بالبلازما: ممغنطة (الأيون والإلكترون كليهما محاصران في مدار لارمور بواسطة المجال المغناطيسي) ، ممغنطة جزئيا (الإلكترونات فقط هي المحاصرة بواسطة المحال المغناطيسي)، غير ممغنطة (حيث المجال المغناطيسي ضعيف عن إمساك الجزيئات حول المدارات).
الاستعمال والتطبيق.
أمثلة على البلازما الصناعية
إفراغ بالضغط منخفض
بلازما تفريغ متوهج: بلازما غير حرارية تتولد بتطبيقات من التيار الكهربي المستمر أو تردد منخفض لموجات المجال الكهربي للفراغ ما بين قطبين معدنيين (أقل من 100 ك هرتز). وأشهر تطبيق لذلك هو إضاءة الفلوريسنت.
بلازما التقارن بالسعة: شبيهة لما قبلها ولكن تحتاج إلى مجال كهربي ذو تردد عالي من الموجات (تقديريا 13.56 ك هرتز). وهذه تختلف عن التفريغ المتوهج بأن الأغلفة أقل كثافة بكثير. وهذه التطبيقات تستخدم بشكل شائع في الصناعات الدقيقة وصناعة الدوائر المتكاملة لعمل النقش البلازمي والإزالة بالبلازما المعززة بالأبخرة الكيميائية.
بلازما التقارن بالحث: مشابه للتقارن بالسعة ومشابه بالتطبيقات ولكن القطب يحتوي على ملف يغطي منطقة التفريغ مما يثير البلازما بالحث.
بلازما الموجات المسخنة: مشابهة للتقارن بالحث والسعة من حيث الترددات ولكن الموجات تسخن بواسطة كلا الوسيلتين الكهروستاتيكية والكهرومغناطيسية. وهي تحتاج إلى مجال مغناطيسي متحد المحور لانتشار الموجات.
إفراغ بالضغط الجوي
التقوس الكهربي: وهو ما يسمى باللحام وهي طاقة لتصريف درجات حرارة عالية (~ 10000 كالفن). وتولد من عدة مصادر طاقة. وتستخدم بشكل عام بعمليات التعدين. فعلى سبيل المثال، تستخدم لإذابة الصخور المحتوية على أكسيد ألومنيوم لإنتاج معدن الألمونيوم.
التفريغ الإكليلي: تفريغ لا حراري ويولد بواسطة تطبيق جهد كهربي عالي على الأطراف الحادة للقطب. ويستخدم بشكل عام لتوليد غاز الأوزون ومرسبات الجسيم.
تفريغ حاجز العازل الكهربي: تفريغ لا حراري يولد بتطبيق جهد كهربي عالي خلال فجوات بحيث العازل الغير موصل يمنع انتقال تفريغ البلازما إلى تقوس. والعادة يخطأ بالتسمية بالتفريغ الإكليلي بالصناعة مع انهما متشابهين بالتطبيقات. تستخدم بنطاق واسع لعمل تشابك الأنسجة الصناعية و اللدائن.
لم يعلق احد حتى الآن .. كن اول من يعلق بالضغط هنا
اخر المشاهدات
- [ تعرٌف على ] أعمام وعمات النبي محمد # اخر تحديث اليوم 2024-03-19
- [ مؤسسات البحرين ] المحميد للتخليص الجمركى ... المحرق # اخر تحديث اليوم 2024-03-19
- [ خذها قاعدة ] لماذا يذكرنا الموت دائماً بقصورنا وتقصيرنا في حقّ الآخر ؟ هل لأنه على الحافة وعلينا أن نعتذر له بطريقتنا قبل فوات الأوان ؟ - واسيني الأعرج # اخر تحديث اليوم 2024-03-19
- [ خذها قاعدة ] يربّت على خد الميت: أين تذهب هذا المساء، وحدك؟ - قاسم حداد # اخر تحديث اليوم 2024-03-19
- [رقم هاتف] الطبيب زنجاري توفيق .. المغرب # اخر تحديث اليوم 2024-02-11
- [ فائدةمن كتاب لا تحزن ] لا تحزن : إن كنت فقيرا فغيرك محبوس في دين ، وإن كنت لا تملك وسيلة نقل ، فسواك مبتور القدمين ، وإن كنت تشكو من آلام فالآخرون يرقدون على الأسرة البيضاء ومنذ سنوات ، وإن فقدت ولدا فسواك فقد عددا من الأولاد في حادث واحد . # اخر تحد
- [ المحاشي ] طريقة عمل الدجاج المحشي # اخر تحديث اليوم 2024-03-01
- [ خذها قاعدة ] محنة العاشق أنه لا ينسى أبدا. - واسيني الأعرج # اخر تحديث اليوم 2024-03-19
- [ خذها قاعدة ] إن نقطة الانطلاق لتحقيق المزيد من النجاح بالنسبة إليك هي أن تأخذ بعض الوقت لتتحدى الافتراضات التلقائية التي تقوم بها، والتي قد تعوقك عن تحقيق النجاح. - برايان تريسي # اخر تحديث اليوم 2024-03-19
- [ مؤسسات البحرين ] الأجدل لتوريد اجهزة السوبر ماركت والمطاعم ... منامة # اخر تحديث اليوم 2024-03-19
- [ وسطاء عقاريين السعودية ] عبدالرحمن عبدالعزيز عبدالله الواكد ... بقعاء ... منطقة حائل # اخر تحديث اليوم 2024-03-19
- [ ماذونين السعودية ] عبدالله دهيكل شموس السلمي ... مكة المكرمة # اخر تحديث اليوم 2024-03-19
- [ وسطاء عقاريين السعودية ] عبدالله منور عبيد المطيري ... بريده ... منطقة القصيم # اخر تحديث اليوم 2024-03-19
- [ وسطاء عقاريين السعودية ] صالح بندر صالح الدجين ... الرياض ... منطقة الرياض # اخر تحديث اليوم 2024-03-19
- [ محمد صلى الله عليه وسلم معلماً. ] من حياة محمد صلى الله عليه وسلم: -عن أبي نجيح العرباض بن سارية رضي الله عنه قال: وعظنا رسول الله صلى الله عليه وسلم موعظة بليغة، وجلت منها القلوب، وذرفت منها العيون. فقلنا: يا رسول الله كأنها موعظة مودع فأوصنا. قال: ((أ
- [ المحاشي ] طريقة عمل اليالنجي التركي # اخر تحديث اليوم 2024-03-05
- [ منوعات تقنية ] مهام ومسؤوليات مدير نظم المعلومات الإدارية # اخر تحديث اليوم 2024-03-19
- [ مطاعم الامارات ] موهبتين ... دبي # اخر تحديث اليوم 2024-03-19
- [ مؤسسات البحرين ] شركة سفين للكتب ذ.م.م ... منامة # اخر تحديث اليوم 2024-03-19
- [ فنادق السعودية ] مرفال للاجنحة الفندقية # اخر تحديث اليوم 2024-03-19
- [ مقاولون السعودية ] مجموعة السدر للمقاولات # اخر تحديث اليوم 2024-03-19
- [ مقاولون السعودية ] مؤسسة البحيت للمقاولات # اخر تحديث اليوم 2024-03-19
- [ وسطاء عقاريين السعودية ] عبيدالله عبدالمجيد سلطان الفارسي ... جدة ... منطقة مكة المكرمة # اخر تحديث اليوم 2024-03-19
- أدخلت إصبعي في المهبل وأخرجته وعليه دم، هل فقدت بكارتي؟ # اخر تحديث اليوم 2024-02-10
- [ منوعات طبية ] ما هي حمية البحر الأبيض المتوسط # اخر تحديث اليوم 2024-03-19
- [ حكمــــــة ] \"وخذ بيدك ضغثا فاضرب به وﻻ تحنث\"بحر الوفاء بين شاطئينشاطيء تحمل امرأة أيوب معه البﻻءوشاطيء حبه لها وإرضاء الله له في قسمه # اخر تحديث اليوم 2024-03-19
- [ تعريفات إسلامية ] 5 أركان للإسلام # اخر تحديث اليوم 2024-03-19
- [ وسطاء عقاريين السعودية ] شركة البساطة للعقارات ... بريده ... منطقة القصيم # اخر تحديث اليوم 2024-03-19
- [ شركات طبية السعودية ] مؤسسة صحة المستقبل الطبية ... الرياض # اخر تحديث اليوم 2024-03-19
- [ وسطاء عقاريين السعودية ] تركي عبدالله بن ابراهيم الغميزي ... عنيزه ... منطقة القصيم # اخر تحديث اليوم 2024-03-19
- [ وسطاء عقاريين السعودية ] فهد عبدالعزيز محمد بن دغيشم ... الرياض ... منطقة الرياض # اخر تحديث اليوم 2024-03-16
- [ وسطاء عقاريين السعودية ] حسين حامد حامد البكري ... جدة ... منطقة مكة المكرمة # اخر تحديث اليوم 2024-03-19
- [ مؤسسات البحرين ] شركة بوكت تاور للخدمات تضامن لأصحابها حسين بن ناصر بوحيزه وشركاه ... المنطقة الشمالية # اخر تحديث اليوم 2024-03-19
- [ تعرٌف على ] بنو عامر بن صعصعة # اخر تحديث اليوم 2024-03-19
- [ مؤسسات البحرين ] مطعم ومعصرة القلم ... منامة # اخر تحديث اليوم 2024-03-19
- [ تعرٌف على ] عدم استقرار الجينوم # اخر تحديث اليوم 2024-03-19
- [ وسطاء عقاريين السعودية ] مريم غالب ابراهيم نمازي ... صبياء ... منطقة جازان # اخر تحديث اليوم 2024-03-16
- [ وسطاء عقاريين السعودية ] مؤسسة معارج الماسية للتطوير العقاري ... صامطه ... منطقة جازان # اخر تحديث اليوم 2024-03-16
- [ خذها قاعدة ] المبدع كالنهر الجاري متى استقر تعفن. - محمد الماغوط # اخر تحديث اليوم 2024-03-19
- [ تعرٌف على ] لاعنف # اخر تحديث اليوم 2024-03-19
- [ بنوك وصرافة الامارات ] الفيدرالية لخدمات التأمين والاستشارات (ذ.م.م) ... أبوظبي # اخر تحديث اليوم 2024-03-19
- [ الاستثمار العقاري و الخدمات قطر ] انصاري انترناشيونال ذ.م.م # اخر تحديث اليوم 2024-03-19
- هل هنالك خطورة من نسبة الزئبق الموجودة في حشوة الأسنان؟ # اخر تحديث اليوم 2024-03-19
- [رقم هاتف] مؤسسة العطشان التجارية وها بحى الفيصليه, نجران, الجنوبية , sa..السعودية # اخر تحديث اليوم 2024-03-19
- [ حكمــــــة ] قال يوسف: الزهد في الرياسة أشد من الزهد في الدنيا. وقال: يرزق الصادق ثلاث خصال: الحلاوة , والملاحة , والمهابة. # اخر تحديث اليوم 2024-03-19
- [ وسطاء عقاريين السعودية ] عبدالرزاق بن احمد بن عبدالله العبدالرزاق ... الرياض ... منطقة الرياض # اخر تحديث اليوم 2024-03-19
- [ متاجر السعودية ] رولاين السعودية ... الرياض ... منطقة الرياض # اخر تحديث اليوم 2024-03-19
- [ وسطاء عقاريين السعودية ] بشاير جبير بن مبارك الرشيدي ... بريده ... منطقة القصيم # اخر تحديث اليوم 2024-03-19
- [ وسطاء عقاريين السعودية ] فهد بليه محمد آل فهاد ... الدلم ... منطقة الرياض # اخر تحديث اليوم 2024-03-19
- [ وسطاء عقاريين السعودية ] اسامه عبدالرحمن بن عباس الحمود ... المدينه المنوره ... منطقة المدينة المنورة # اخر تحديث اليوم 2024-03-19
- [ حكمــــــة ] قال الله جل جلاله عن قوم موسى الذين لم يستطيعوا أن يدخلوا معه الأرض المقدسة قال عنهم : \" فَمَا آمَنَ لِمُوسَى إِلاَّ ذُرِّيَّةٌ مِّن قَوْمِهِ عَلَى خَوْفٍ مِّن فِرْعَوْنَ وَمَلَئِهِمْ أَن يَفْتِنَهُمْ \" [يونس /83 ] . هؤلاء الذين أسلموا لموس
- [ باب فضل الاختلاط بالناستطريز رياض الصالحين ] قال تعالى: {إن الله يحب الذين يقاتلون في سبيله صفا كأنهم بنيان مرصوص} [الصف (4) ] . *** # اخر تحديث اليوم 2024-03-19
- [ وسطاء عقاريين السعودية ] صايل سعود بن عبدالله السبيعي ... الخرمه ... منطقة مكة المكرمة # اخر تحديث اليوم 2024-03-19
- [ متاجر السعودية ] مؤسسة مائدة الطيبات التجارية ... جدة ... منطقة مكة المكرمة # اخر تحديث اليوم 2024-03-19
- [ متاجر السعودية ] طلباتي بلس ... الرياض ... منطقة الرياض # اخر تحديث اليوم 2024-03-19
- [ وزارات وهيئات حكومية السعودية ] وزارة الخدمة المدنية التوظيف النسوى # اخر تحديث اليوم 2024-03-19
- [ وسطاء عقاريين السعودية ] سطام فهد داخل الحربي ... الخبر ... المنطقة الشرقية # اخر تحديث اليوم 2024-03-19
- [ مهارات فردية ] كيف تحفظ بسرعة ولا تنسى؟ 5 نصائح هامة لمساعدتك على ذلك # اخر تحديث اليوم 2024-03-19
- [ شركات مقاولات السعودية ] مؤسسة البناء الفاره للمقاولات العامة ... قيا ... مكة المكرمة # اخر تحديث اليوم 2024-03-17
- [ دليل العين الامارات ] مكتب إمداد العين ... العين # اخر تحديث اليوم 2024-03-19
- [ متاجر السعودية ] موسسة يوم الإجازة للسفر والسياحة ... الرياض ... منطقة الرياض # اخر تحديث اليوم 2024-03-16
- [ منوعات في العناية بالذات ] كيف أغلق مسامات الوجه # اخر تحديث اليوم 2024-03-19
- [ مؤسسات البحرين ] سوت مي للخياطة ذ.م.م ... المحرق # اخر تحديث اليوم 2024-03-19
- [ شركات مقاولات السعودية ] مؤسسة القصور للمقاولات العامة ... الثقبة ... الشرقية # اخر تحديث اليوم 2024-03-19
- [ خذها قاعدة ] كيف تسألني من أنا ، وأنت تجهل من أنت ؟ - ميخائيل نعيمة # اخر تحديث اليوم 2024-03-19
- [ دليل الشارقة الامارات ] جوانا كولينا للتجارة ذ.م.م ... الشارقة # اخر تحديث اليوم 2024-03-19
- [ تعرٌف على ] كونفدرالية أوروبية # اخر تحديث اليوم 2024-03-19
- [ فــــــرصة ] مَن كانت وظيفته في الرياض، وأهله بين مكة والميقات، مِن أين يحرم إذا أراد الحج والعمرة؟هو مسكنه الرياض، وأنشأ النسك - سواءً كان حجًّا أو عمرة - من الرياض، عليه أن يحرم من ميقات أهل نجد، الذي هو السيل.يقول: من المعلوم أن جمهور العلماء يقولون:
- [ وسطاء عقاريين السعودية ] مكتب صفاء النخبة للعقارات ... الرياض ... منطقة الرياض # اخر تحديث اليوم 2024-03-19
- [ وسطاء عقاريين السعودية ] توفيق عبدالعزيز سمير الجابري ... المدينه المنوره ... منطقة المدينة المنورة # اخر تحديث اليوم 2024-03-19
- [ فنادق السعودية ] اتينا للاجنحة الفندقية # اخر تحديث اليوم 2024-03-19
- [ وسطاء عقاريين السعودية ] مؤسسة مروج العالم للخدمات العقارية ... صامطه ... منطقة جازان # اخر تحديث اليوم 2024-03-19
- [ مؤسسات البحرين ] خياطة المعروف الرجالية ... المحرق # اخر تحديث اليوم 2024-03-18
- [ مطاعم السعودية ] مطعم بول # اخر تحديث اليوم 2024-03-19
- [ متاجر السعودية ] الزاوية الامنة ... الرياض ... منطقة الرياض # اخر تحديث اليوم 2024-03-19
- [ سيارات السعودية ] مؤسسة محمد العطاس لقطع الغيار # اخر تحديث اليوم 2024-03-19
- [ وسطاء عقاريين السعودية ] نجوى سعود صلاح الحربي ... المدينه المنوره ... منطقة المدينة المنورة # اخر تحديث اليوم 2024-03-19
- [ متاجر السعودية ] كوفي ستاش ... الرياض ... منطقة الرياض # اخر تحديث اليوم 2024-03-19
- [ شركات مقاولات السعودية ] مؤسسة منار خالد عبدالله القصير للمقاولات ... بريدة ... القصيم # اخر تحديث اليوم 2024-03-19
- [ متاجر السعودية ] زاوية حنين ... القطيف ... المنطقة الشرقية # اخر تحديث اليوم 2024-03-19
- [ شركات مقاولات السعودية ] مؤسسة الخزامى الدولية للمقاولات ... سكاكا ... الجوف # اخر تحديث اليوم 2024-03-19
- [ حكمــــــة ] ذكر أن الفقيه نصر بن أبي حافظ لمَّا رحل من بيت المقدس في طلب العلم إلى الفقيه الكازروني في أرض العراق، قال له الكازروني: ألك والدة؟ قال: نعم، قال: فهل استأذنتها؟ قال: لا، قال: فوالله لا أقرأتك كلمة حتى ترجع إليها، فتخرج سخطها، قال: فرجعت إل
- [ منوعات طبية ] طرق فقدان الوعي # اخر تحديث اليوم 2024-03-19
- [ تعرٌف على ] ناثان كولين # اخر تحديث اليوم 2024-03-19
- [ المحاشي ] طهي الجزر المحشي # اخر تحديث اليوم 2024-03-08
- [ مطاعم الامارات ] مطعم و مقهى كولينير ... دبي # اخر تحديث اليوم 2024-03-19
- [ مؤسسات البحرين ] مطعم اسماك الحضرة ... المحرق # اخر تحديث اليوم 2024-03-17
- [ محامون السعودية ] السليمان محامون ومستشارون # اخر تحديث اليوم 2024-03-19
- [ وسطاء عقاريين السعودية ] مسفر محمد حسن القحطاني ... الخفجى ... المنطقة الشرقية # اخر تحديث اليوم 2024-03-19
- [ متاجر السعودية ] نضيج مكة للتمور ... مكة المكرمة ... منطقة مكة المكرمة # اخر تحديث اليوم 2024-03-19
- [ فائدةالخلاصة البهية فى ترتيب أحداث السيرة النبوية للشيخ وحيد عبدالسلام ] 32 - وفي هذه السنة : قدم وفد عبس على رسول الله - صلى الله عليه وسلم - كانوا تسعة نفر فقال لهم النبي : « أنا عاشركم » وأمر طلحة بن عبيد الله فعقد لهم لواء وجعل شعارهم : يا عشرة #
- [ مؤسسات البحرين ] العالم الاخضر لمعلاجة المخلفات ... المنطقة الجنوبية # اخر تحديث اليوم 2024-03-19
- [ مؤسسات البحرين ] محلات بوعدنان للقرطاسيه ... المنطقة الشمالية # اخر تحديث اليوم 2024-03-19
- [ خذها قاعدة ] يُقال أنّ تأنيب الضّمير يُخفّف عن النّفس ، ألا إنّ هذا لخطأ تماماً. - فيودور دوستويفسكي # اخر تحديث اليوم 2024-03-19
- [ مؤسسات البحرين ] حوراء ابراهيم لعقود السمسرة السلعية ... المنطقة الجنوبية # اخر تحديث اليوم 2024-03-19
- [ عقود البناء و المقاولات قطر ] ميدك تريدينج اند كونتراكتينج # اخر تحديث اليوم 2024-03-19
- [ تجارة عامة الامارات ] مجموعة زينل محبي # اخر تحديث اليوم 2024-03-19
- [ تعرٌف على ] معركة مورغارتن # اخر تحديث اليوم 2024-03-19
- [ مكتبات السعودية ] مكتبة الهاجرية # اخر تحديث اليوم 2024-02-11
- [ متاجر السعودية ] بصمة التميز ... عقلة الصقور ... منطقة القصيم # اخر تحديث اليوم 2024-03-19
الأكثر قراءة
- مريم الصايغ في سطور
- سؤال و جواب | ما هى أسباب نزول الدم الاحمر بعد البراز؟ وهل هناك أسباب مرضية؟ وما الحل ؟
- سؤال وجواب | هل يجوز للرجل حلق شعر المؤخرة؟ وهل هناك طريقة محددة لذلك ؟
- سؤال و جواب | حلق شعر المؤخرة بالكامل و الأرداف ماحكمه شرعاً
- هل للحبة السوداء"حبة البركة "فوائد ؟
- كيف أتخلص من الغازات الكريهة التى تخرج مني باستمرار؟
- هناك ألم عندى فى الجانب الأيسر للظهر فهل من الممكن أن يكون بسبب الكلى ؟
- هل هناك علاج للصداع الئى أانيه فى الجانب الأيسر من الدماغ مع العين اليسرى ؟
- تعرٌف على ... مريم فايق الصايغ | مشاهير
- تفسير حلم رؤية القضيب أو العضو الذكري في المنام لابن سيرين
- مبادرة لدعم ترشيح رجل السلام صاحب السمو الشيخ محمد بن زايد لجائزة «نوبل للسلام»
- [ رقم تلفون ] مستر مندوب ... مع اللوكيشن المملكه العربية السعودية
- أرقام طوارئ الكهرباء بالمملكة العربية السعودية
- الفضاء اللوني (ص ش ض) و (ص ش ق) الاستخدام
- ارقام وهواتف مستشفى الدمرداش عباسية,بالقاهرة
- طرق الاجهاض المنزلية و ماهى افضل ادوية للاجهاض السريع واسقاط الجنين فى الشهر الاول
- تفسير رؤية لبس البدلة في المنام لابن سيرين
- تفسير حلم رؤية النكاح والجماع في المنام لابن سيرين
- [رقم هاتف] مؤسسة قرض الحسن .. لبنان
- نزع شوك السمك في المنام
- عبارات ترحيب قصيرة 40 من أجمل عبارات ترحيب للأحباب والأصدقاء 2021
- رؤية طفل بعيون خضراء في المنام
- ارقام وهواتف عيادة د. فاروق قورة - 3 أ ش يوسف الجندى باب اللوق بالقاهرة
- الحصول على رخصة بسطة في سوق الجمعة بدولة الكويت
- معلومات هامة عن سلالة دجاج الجميزة
- ارقام وهواتف مستشفى الهلال الاحمر 34 ش رمسيس وسط البلد بالقاهرة
- جريمة قتل آمنة الخالدي تفاصيل الجريمة
- رسائل حب ساخنة للمتزوجين +18
- خليفة بخيت الفلاسي حياته
- تعرٌف على ... عائشة العتيبي | مشاهير
- هل توجيه الشطاف للمنطقة الحساسة يعد عادة سرية؟ وهل يؤثر على البكارة؟
- رقم هاتف مكتب النائب العام وكيفية تقديم بلاغ للنائب العام
- [ رقم تلفون و لوكيشن ] شركة متجر كل شششي - المملكه العربية السعودية
- تفسير رؤية شخص اسمه محمد في المنام لابن سيرين
- ارقام وهواتف مطعم الشبراوى 33 ش احمد عرابى المهندسين, بالجيزة
- أسعار الولادة في مستشفيات الإسكندرية
- ارقام وهواتف عيادة د. هشام عبد الغنى - 10 ش مراد الجيزة بالجيزة
- ارقام وهواتف عيادة د. ياسر المليجى - 139 ش التحرير الدقى بالجيزة
- ارقام وهواتف مستشفى النور المحمدى الخيرى التخصصى المطرية, بالقاهرة
- تفسير رؤية الحشرات في المنام لابن سيرين
- [رقم هاتف] مؤسسة مركز اصلاح وتأهيل بيرين .. بالاردن الهاشمية
- قسم رقم 8 (فلم) قصة الفلم
- تفسير حلم رؤية الميت يشكو من ضرسه في المنام
- هل أستطيع الاستحمام بعد فض غشاء البكارة ليلة الدخلة مباشرة؟
- أعشاب تفتح الرحم للإجهاض
- يخرج المني بلون بني قريب من لون الدم، فما نصيحتكم؟!
- قناة تمازيغت برامج القناة
- ارقام وهواتف مكتب صحة - السادس من اكتوبر ميدان الحصرى السادس من اكتوبر, بالجيزة
- سور القران لكل شهر من شهور الحمل
- تفسير رؤية براز الكلاب في المنام لابن سيرين
- زخرفة اسماء تصلح للفيس بوك
- مدرسة ب/ 141 حكومي للبنات بجدة
- إلغ (برمجية) التاريخ
- [ رقم هاتف ] جمعية قرض الحسن، .... لبنان
- أشيقر سكان وقبائل بلدة أشيقر
- تفسير حلم رؤية قلب الخروف في المنام
- تفسير حلم الكلب لابن سيرين
- [ رقم هاتف ] عيادة د. حازم ابو النصر - 20 ش عبد العزيز جاويش عابدين بالقاهرة
- انا بنت عندي 13 سنة لسة مجتليش الدورة الشهرية ......كنت ببات عند خالتي وكل ما
- هل تمرير الإصبع بشكل أفقي على فتحة المهبل يؤدي إلى فض غشاء البكارة؟
- [رقم هاتف] شركة الحراسة و التوظيف و التنظيف.. المغرب
- قبيلة الهزازي أقسام قبيلة الهزازي
- ذا إكس فاكتور آرابيا فكرة البرنامج
- السلام عليكم ، أنا مشكلتي بصراحة الجنس من الخلف مع زوجي الأن صار ويحب حيل
- فتحة المهبل لدي واسعة وليست كما تبدو في الصور.. فهل هو أمر طبيعي؟
- لالة لعروسة (برنامج) الفائزون
- أنا حامل في الشهر الرابع وينزل مني دم .. هل هذا طبيعي؟
- [ رقم هاتف ] عيادة د. عادل الريس .. وعنوانها
- هل إدخال إصبع الزوج في مهبل الزوجة له أضرار؟
- تفسير حلم اصلاح الطريق في المنام
- هل الشهوة الجنسية الكثيرة تؤثر على غشاء البكارة؟ أفيدوني
- تفسير حلم تنظيف البيت في المنام للعزباء والمتزوجة والحامل والمطلقة
- إيمان ظاظا حياتها ومشوارها المهني
- أهمية وضرورة إزالة الخيط الأسود من ظهر الجمبري
- اسماء فيس بنات مزخرفة | القاب بنات مزخرفه
- لهجة شمالية (سعودية) بعض كلمات ومفردات اللهجة
- تفسير رؤية المشاهير في المنام لابن سيرين
- هل شد الشفرات والمباعدة الشديدة للساقين يمكن أن تفض غشاء البكارة؟
- [بحث جاهز للطباعة] بحث عن حرب 6 اكتوبر 1973 بالصور pdf doc -
- فوائد عشبة الفلية و الكمية المناسبة يوميا
- تفسير رؤية المخدة في المنام لابن سيرين
- [رقم هاتف] شركة الرفق بالحيوان و الطبيعة.. المغرب
- كلمات - انت روحي - حمود السمه
- أعاني من لحمة زائدة في الدبر ، فلدي قطعة لحمية صغيرة في فتحة الشرج من الخارج
- ما الفرق بين الغشاء السليم وغير السليم؟
- تفسير حلم رؤية الإصابة بالرصاص في الكتف بالمنام
- [ رقم هاتف ] مركز المصطفى للاشعة
- أدخلت إصبعي في المهبل وأخرجته وعليه دم، هل فقدت بكارتي؟
- عمر فروخ
- هل الضغط بالفخذين على الفرج يؤذي غشاء البكارة?
- إدمان الزوج للمواقع الإباحية: المشكلة والأسباب والعلاج
- بسبب حكة قويط للمنطقة الحساسة ونزول الدم، أعيش وسواس فض الغشاء.
- ما تفسير رؤية كلمة كهيعص في المنام
- تظهر عندي حبوب في البظر والشفرتين بين حين وآخر.. هل لها مضاعفات، وما علاجها؟
- طريقة إرجاع حساب الفيس بوك المعطل
- الكرة الحديدية قواعد اللعبة
- تفسير رؤية مدرس الرياضيات في المنام لابن سيرين
- [بحث جاهز للطباعة] بحث عن اللغة العربية والكفايات اللغويه -
- تفسير حلم رؤية الكنز فى المنام لابن سيرين
- كيف أصل إلى النشوة مع زوجي أثناء الإيلاج وليس بيده بعد الجماع؟
مرحبا بكم في شبكة بحوث وتقارير ومعلومات
عزيزي زائر شبكة بحوث وتقارير ومعلومات.. تم إعداد وإختيار هذا الموضوع [بحث جاهز للطباعة] البلازما الحالة الرابعة للمادة و الغازية في الفيزياء و في الكيمياء - # اخر تحديث اليوم 2024-03-19 فإن كان لديك ملاحظة او توجيه يمكنك مراسلتنا من خلال الخيارات الموجودة بالموضوع.. وكذلك يمكنك زيارة القسم , وهنا نبذه عنها وتصفح المواضيع المتنوعه... آخر تحديث للمعلومات بتاريخ اليوم 12/11/2023
[بحث جاهز للطباعة] البلازما الحالة الرابعة للمادة و الغازية في الفيزياء و في الكيمياء - # اخر تحديث اليوم 2024-03-19
آخر تحديث منذ 4 شهر و 7 يوم
1 مشاهدة
البلازما الحالة الرابعة للمادة و الغازية في الفيزياء و في الكيمياء
بحوث و تقرير و مقال و ابحاث عن البلازما
البلازما (من الإنكليزية: Plasma) أو الهَيُولَى هي حالة متميزة من حالات المادة يمكن وصفها بأنها غاز متأين تكون فيه الإلكترونات حرة وغير مرتبطة بالذرة أو بالجزيء. فإذا علمنا أن المادة توجد في الطبيعة في ثلاث حالات: صلبة وسائلة وغازية، فإنه بالإمكان تصنيف البلازما على أنها الحالة الرابعة التي يمكن أن توجد عليها المادة.
على النقيض من الغازات فإن للبلازما صفاتها الخاصة. يؤدي التأين لخروج واحد أو أكثر من الإلكترونات عند تسليط حرارة أو طاقة معينة. هذه الشحنة الكهربية تجعل البلازما أو الهيولى موصلة للكهرباء ولذلك ستستجيب بقوة للمجال الكهرومغناطيسي. تأخذ البلازما شكل غاز محايد (معتدل) شبيه بالغيوم، على سبيل المثال النجوم. أو قد يأتي كحزم متأينة ولكنها تحتوي على غبار وحبيبات (وتسمى البلازما المغبرة) وهذه قد شكلت بواسطة الحرارة والغاز المتأين. فعند قذف الإلكترون بعيدا عن النواة سيجعل الشحنات الموجبة والسالبة أكثر حرية.
شعلة بلازمية تعكس إحدى أكثر ظواهر الهيولى تعقيدا، والتي من ضمنها تأتي (الفتيلة). الألوان هي نتاج من تراخ الإلكترونات من حالة الاستثارة والهيجان إلى حالة أقل طاقة بعد إعادة توحدها مع الأيونات. هذه العمليات تؤدي إلى إصدار ضوء على شكل طيف مميز من الغاز المثار
تاريخ البلازما
في عام 1879 اكتشف العالم السير وليام كروكس البلازما عن طريق أنبوب كروكس و أطلق عليها آنذاك "المادة الإشعاعية".[1]. واكتشف العالم البريطاني جوزيف طومسون خصائص و طبيعة البلازما عام 1897[2], و يرجع الفضل في تسمية البلازما إلى العالم إيرفينغ لانغموير في عام 1928[3] ربما لأنه رأى انها تشبه بلازما الدم[4].
وقد كتب لانغموير:
بجوار الأقطاب يوجد أغطية رقيقة تحتوي إلكترونات قليلة، الغاز المتأين يحتوي على أيونات وإلكترونات بكميات متساوية تقريبا مما يجعل ناتج شحن المكان بسيط جدا. يستحسن أن نستخدم اسم البلازما لتعريف المنطقة المحتوية على شحنات متساوية من الإلكترونات والأيونات[5]
عموميات البلازما
تشكل البلازما نسبة 99% من المادة الكونية بين النجوم و المجرات من حيث الكتلة والحجم[6]، بعض الكواكب تشكل البلازما أغلب مادتها، حيث يعتبر كوكب المشتري كتلة هائلة من البلازما. فقط حوالي 0.1 % من الكتلة و 10−15 % من الحجم يدخل بمدار كوكب بلوتو.لاحظ عالم البلازما الشهير هانز ألفين أن هناك كميات قليلة من الحبيبات تتصرف خلال الشحنات الكهربية كأيونات وكشكل من أشكال البلازما (بلازما مغبرة).
أشكال البلازما تتضمن
الصناعية:
موجودة بشاشات البلازما مثل التلفاز
مصابيح التألق (لمبات الفلوريسنت) (إنارة ذات طاقة ضعيفة)، إشارات النيون[7]
عوادم الصواريخ
النطاق الموجود أمام الحاجز الحراري لسفن الفضاء خلال دخولها غلاف الأرض الجوي
داخل هالة مولد تفريغ الأوزون.
أبحاث الاندماج النووي
التقوس الكهربي الموجود بالإنارة القوسية، لحام القوس الكهربي أو المصباح (المدفع) البلازمي
مصابيح البلازما وتسمى كرة البلازما
يستخدم البلازما لحفر رقائق الحاسوب لإنتاج الدوائر الكهربية وصنع أشباه الموصلات.
بلازما أرضية
البرق و الصواعق
كرة اللهب
نار سانت إلمو
طبقة الأيونوسفير
الشفق القطبي
بلازما فيزياء فلكية و فضاء كوني
الشمس و النجوم
(البلازما تسخن بالاندماج النووي)
رياح شمسية
الفراغ المحيط بين الكواكب
الفراغ المحيط بين النجوم
الفراغ المحيط بين المجرات
حلقة أحد أقمار المشتري
الأقراص الناشئة من تكوين الأجسام النجمية الضخمة
سديم المجرات
خصائص ومعالم البلازما
الأرض منبع البلازما حيث نرى أيونات الأكسجين و الهيدروجين و الهليوم تتدفق إلى الفضاء من مناطق قريبة من القطبين. اللون الأصفر الذي فوق القطب الشمالي يرمز إلى ضياع الغازات إلى الفضاء الخارجي. المنطقة الخضراء ترمز إلى شفق القطب الشمالي أو طاقة البلازما التي تتدفق عائدة إلى الأرض
تعريف البلازما
يعتبر وصف البلازما على أنها وسط متعادل من الجسيمات سالبة و موجبة الشحنة، وصفاً ضعيفاً تعوزه الدقة وذلك لأن تعريف البلازما لابد أن يتضمن ثلاثة معايير مما يعطى دقة أكثر وهي [8][9][10]:-
1.تقارب البلازما: الجسيمات المشحونة يجب أن تكون متقاربة بدرجة أن لكل جسيم له أن يؤثر على الكثير من الجسيمات القريبة بدلاً من مجرد التفاعل مع أقرب الجسيمات (والتأثير الجماعي هي الصفة المميزة للبلازما). تقارب البلازما يكون له تأثير أقوى كلما كانت أعداد الإلكترونات داخل المجال المؤثر (يسمى كرة ديباي) لها نصف قطر من الجسيمات الكبيرة يسمى (طول ديباي). معدل عدد الجسيمات بمجال ديباي هو قيمة أو مقدار البلازما ويرمز على شكل "Λ" وهو حرف لامدا بالأبجدية الإغريقية.
2.حجم التفاعلات في البلازما: حيث أن نصف قطر ديباي Debye صغير بالمقارنة بالحجم الطبيعي للبلازما الموجودة في الكون. وهذا يعنى أن مقدار التفاعلات الحادثة في قلب كتلة البلازما لها أهمية كبيرة عنها على حواف البلازما آخذين في الاعتبار تأثير ما يحيط بالبلازما من الوسط المحيط بها.
3.تردد البلازما: تردد الإلكترونات في البلازما هو كبير بالمقارنة بتردد الإلكترون في حالته المتعادلة (ويقيس التردد البلازمي للإلكترون ويسمى موجات البلازما أو موجات لانغموير تقيس كثافة الشحنة في محيط موصل مثل البلازما والمعادن. وينتج من الكمية في هذا التردد (البلازمون) وهو شبه جزيء للبلازما)أكبر من تردد الإلكترون بالحالة الطبيعية (بقياس موجات التصادم بين الإلكترونات والجسيمات المحايدة) بهذه الحالة البلازما تتصرف بحماية شحناتها بسرعة (شبه محايد هو تعريف آخر للبلازما).
تسلسل مقادير البلازما
تختلف قيم البلازما حسب القيم الأسّية، لكن خصائص البلازما قد تكون متقاربة جدا كما هو موجود بجدول مقياس البلازما. الجدول التالي ببين فقط البلازما الذرية التقليدية وليست الظواهر الغريبة مثل بلازما الكواركات لأن (هذه البلازما ) تتميز بحالة نووية ذات كثافة مادية هائلة:
مستويات البلازما: حيث الكثافة تزداد إلى الأعلى والحرارة باتجاه اليسار. الإلكترونات الحرة بالمعادن قد تقيَم كإلكترونات بلازمية[11] تسلسل مقادير البلازما: بالأس العشري
الميزة البلازما الأرضية البلازما الكونية
الحجم
بالأمتار 10−6 م (بلازما مختبرات) حتى
102 م (البرق) (~8 مدى بالأس العشري) 10−6 م (غلاف سفينة الفضاء) حتى
1025 م (سديم المجرات) (~31 أس)
الحياة
بالثواني 10−12 ث (البلازما الليزرية) حتى
107 ث (لمبات الفلورسنت) (~19 أس) 101 ث (الإنفجارات الشمسية) حتى
1017 ث ( بلازما المجرات ) (~17 أس)
الكثافة
الجسيمات لكل
متر مكعب 107 م-3 حتى
1032 م-3 (حد الجمود للبلازما) 100 (أي = 1) م-3 (مابين المجرات) حتى
1030 م-3 (باطن النجوم)
درجة الحرارة
بالكالفن ~0 ك (بلازما متبلورة[12]) حتى
108 ك (بلازما الاندماج المغناطيسي) 102 ك (الشفق) حتى
107 ك (باطن الشمس)
المجال المغناطيسي
بالتسلا 10−4 ت (بلازما مختبرات) حتى
103 ت (البلازما النبضية) 10−12 ت (مابين المجرات) حتى
1011 ت (قرب النجوم النيوترونية)
درجة تأين البلازما
التأين ضروري لتكوين البلازما، المقصود ب"كثافة البلازما" هي الكثافة الإلكترونية. بمعنى كمية الإلكترونات المتحررة لكل وحدة مساحة. درجة التأين هي كمية الذرات التي خسرت أو كسبت إلكترونات وتكون الحرارة هي العامل القوي المتحكم بذلك. لو أن جزءاً من الغاز بما يساوي 1% من الجزيء قد تأين فسوف يأخذ صفة شبه البلازما (بمعنى أنه متأثر بمجال مغناطيسي وهو موصل كهربائي قوي).
درجة التأين α تعرف بالمعادلة:
حيث أن: ni كثافة الأيونات و na كثافة الذرات غير المتأينة (المحايدة).
ترتبط كثافة الإلكترون بدرجة التأين عن طريق حالة متوسط الشحنة للأيون خلال المعادلة التالية:
حيث أن ne ترمز إلى كثافة الإلكترونات.
البلازما مع درجة قليلة من التأين تسمى "بلازما باردة". ومن الممكن الحصول على بلازما بدرجة قليلة من التأين (أكثر الغازات المحايدة) بمعنى أن الأيونات ذات درجة عالية من التأين تكون الإلكترونات قليلة موجودة لكل أيون.
الحرارة
تقاس حرارة البلازما بالكالفن أو إلكترون فولت، وهي قياس للطاقة الحركة الحرارية لكل جزيء، كثيرا من الأحيان الإلكترونات تكون قريبة من حالة التوازن الحراري لأن الحرارة تكون واضحة المعالم. حتى بحالة الانحراف في معادلات ماكسويل لتوزيع الطاقة ومثال على ذلك: أشعة فوق البنفسجية ،الجسيمات النشطة أو مجال كهربائي قوي وبسبب التفاوت الكبير بالحجم الإلكترونات تأتي إلى حالة التوازن ديناميكا الحرارية بأنفسهم أسرع من أن يتحولوا إليها من خلال الأيون أو الذرات الطبيعية. لهذا السبب حرارة الأيونات تكون مختلفة عن حرارة الإلكترون وعادة أبرد. وهذا معتاد ببلازما الأيونات الضعيفة حيث الأيونات تكون قريبة من الحرارة المحيطة.
استناداً للحرارة المرتبطة بالإلكترونات والأيونات والجسيمات المحايدة فإن البلازما يمكن تصنيفها على أنها الحرارية أو لاحرارية.
البلازما الحرارية: تكون فيها الإلكترونات والأجسام الثقيلة بنفس درجة الحرارة أي أنهم بحالة التوازن الحراري مع بعضهم البعض ..
البلازما اللاحرارية: تكون الأيونات والجسيمات المحايدة بحالة الحرارة المحيطة بها بينما الإلكترونات تكون أكثر حرارة بكثير.
وكما أسلفنا فإن الحرارة تتحكم بدرجة التأين بالبلازما. بالخصوص أن تأين البلازما محدد بدرجة حرارة الإلكترون المتصلة بطاقة التأين (وبدرجة أضعف بالكثافة). البلازما أحيانا يشار إليها بأنها حارة إذا كانت متأينة بدرجة تامة، أو باردة إذا كان جزئ بسيط (كمثال1%) من جزيء الغاز متأين ولكن التعريفات الأخرى للبلازما الحارة والباردة هي معروفة. حتى في حالة البلازما الباردة فإن درجة حرارة الإلكترون المثالية تكون حوالي عدة آلاف من الدرجات المئوية. البلازما المستخدمة في التكنولوجيا البلازمية عادة تكون باردة في هذا الصدد..
البرق هو مثال للبلازما الموجود على سطح الأرض. تفريغ البرق للكهرباء يكون عادة 30,000 أمبير، ويصل إلى 100 مليون فولت. يصدر منها الضوء و أشعة الراديو و أشعة سينية وحتى أشعة غاما[13]. درجة حرارة البلازما بالبرق قد تصل ~28,000 كالفن (~27,700°C) وكثافة الإلكترون قد تتعدى 2410/متر³.
الجهد الكهربائي
بما أن البلازما موصل قوي للكهرباء فمقادير الجهد الكهربية ستأخذ دورا مهما. وبما أن الجهد موجود ما بين جسيمين مشحونين بالفضاء. فإذا وضع إلكترود أو قطب كهربي بالبلازما فإن الجهد بشكل عام سيتحرك بقوة إلى مادون جهد البلازما بسبب نشوء ما يسمى غشاء ديباي. بسبب جودة التوصيل الكهربي فإن المجال الكهربي للبلازما يصبح صغيرا جدا وهذا يفضي إلى مفهوم مهم لشبه الحياد والذي يقول إذا كانت كمية التقارب الحقيقية جيدة فالمفروض أن كثافة الشحنات السالبة تعادل كثافة الشحنات الموجبة خلال مساحة كبيرة من البلازما حيث أن المعادلة: () على مقياس طول ديباي قد يكون الشحن غير متوازن. بهذه الحالة الخاصة يكون الطبقات المزدوجة متشكلة و توزيع الشحن يمكن أن يمتد إلى عشرات من أطوال ديباي.
مقادير الجهد والمجالات الكهربية يجب أن يكونوا محددين بالوسط المحيط بدلا من إيجاد صافي كثافة الشحنات. المثال العام لنعرف أن الإلكترون بحالة طبيعية معادلة بولتزمان:
.
ميزة تلك المعادلة تجعل الحالة قادرة على حساب المجال الكهربي من الكثافة:
.
ممكن إنتاج بلازما ليست شبه محايدة فمثلا شعاع الإلكترون له شحنة سالبة. كثافة البلازما غير المحايدة يجب أن تكون قليلة أو صغيرة جدا وإلا ستنتشر بطريقة الكهرباء الساكنة غير المرغوب فيها. بالبلازما الكونية، حاجز ديباي يمنع المجال الكهربي من التأثير المباشر على البلازما خلال مسافة كبيرة (أبعد من طول ديباي). لكن ظهور الجزيئات المشحونة يجعل البلازما تولد وتتأثر بالمجال المغناطيسي. وهذا يسبب سلوكا معقدا مثل نشوء الطبقات المزدوجة التي تفصل الشحنات عن بعضها البعض خلال العشرات من أطوال ديباي. ديناميكا البلازما تتأثر مع المجالات المغناطيسية سواءا الخارجية أو المنتجة ذاتيا.
المغنطة
البلازما الممغنطة هي التي في مجال مغناطيسي قوي لدرجة أنه يؤثر على حركة الجسيمات المشحونة. المعيار الكمي المشترك هو أن الجسيم بالمتوسط يكمل على الأقل دورة كاملة حول المجال المغناطيسي قبل الاصطدام أو الالتحام (بمعنى ωce / νcoll > 1 حيث أن ωce هو عدد دورات الإلكترون حول المجال و νcoll هو معدل اصطدام الإلكترون). يكون بالعادة أن الإلكترونات ممغنطة والأيونات غير ممغنطة. البلازما الممغنطة( المغناطيسية) تكون مختلفة الخصائص بمعنى أن هناك خصائص تتوازى مع المجال المغناطيسي وهناك عمودية عليها. بما أن المجال الكهربي بالبلازما يكون ضعيفا بسبب قوة التوصيل، ولكنه يتوافق مع حركة البلازما بالمجال المغناطيسي بالمعادلة التالية:
E = -v x B (حيث أن E هو المجال الكهربي.. و v هو السرعة.. و B يعني المجال المغناطيسي) وهذا المجال الكهربي لم يتأثر بحاجز ديبي, ولكن على أطراف البلازما يكون المجال الكهربي أساسا صفر[14].
مقارنة بين البلازما وحالات المادة الأخرى
البلازما هي الحالة الرابعة للمادة وتتميز عن غيرها من حالات المادة بالطاقة الهائلة التي تمتلكها. وهو ذو صفات مقاربة للحالة الغازية ولكن ليس له شكل محدد أو كتلة.ينظر العلماء للبلازما على أنها أكثر أهمية من الغاز بسبب الحالات المتميزة له، راجع الجدول التالي:
الخاصية الغاز البلازما
توصيل كهربي ضعيف جدا
الغازات عازل قوي إلا في حالة تحولها إلى مادة بلازمية في مجال كهربي قوته فوق 30 كيلوفولت/ سم.[15]
قوي جدا
لأغراض عديدة التوصيل بالبلازما ممكن أن يعامل على أنه غير محدود.
الأنواع التي تمثلها نوع واحد
جميع الجزيئات تتصرف بطريقة مشابهة, تتأثر بالجاذبية وتتصادم مع بعضها البعض اثنان أو ثلاثة
إلكترون أو أيون أو محايد وتتوزع حسب نوع الشحنة وتتصرف عند أكثر الحالات باستقلالية حسب الحجم والسرعة والحرارة وبظهور أنواع جديدة من الموجات وعدم الإستقرارية
توزيع السرعة نظام ماكسويل لتوزيع السرعات
التصادم يتبع نظام ماكسويل لتوزيع السرعات عند جميع الجزيئات، عدا بعض الجزيئات السريعة. غير خاضع لنظام ماكسويل
تفاعلات التصادم ضعيفة عند البلازما الحارة والقوة الخارجية قادرة على تحريك البلازما من مكانها المتوازن وتؤدي إلى كثافة قوية من الجسيمات السريعة الغير عادية.
التفاعلات مزدوج
اصطدام بين جسيمين ونادرا بين ثلاثة. تراكمي
تموج أو حركة منتظمة للبلازما مهم جدا لأن الجسيمات تتفاعل لمجالات أبعد خلال القوى الكهربية والمغناطيسية.
حالات البلازما المعقدة
بالرغم أن المعادلات التي تحكم البلازما هي بسيطة نوعاً ما, إلا أن سلوك البلازما غير عادي ومتغير وفيه ذكاء. ظهور تصرف غير متوقع من شكل عادي هو تصرف طبيعي من نظام معقد, مثل هذه النظم تميل في بعض الأحيان في سلوكها ما بين النظام والفوضى، ومن الصعب وصفها سواءً عبر قوانين رياضية بسيطة أو بالعشوائية التامة. التشكيل العفوي من الميزات المكانية بالسلسلة الواسعة من الجداول الطويلة هو أحد مظاهر التعقيد بالبلازما. التشكيلات جميلة فمثلاً لأنها حادة جداً، التحيز بالمكان يكون متقطع(المسافة بين المجسمات أكبر من الأجسام نفسها) أو شكل كسري.
أغلب تلك الجسيمات تمت دراستها مخبرياً بادئ الأمر ومن ثمّ تعرف الناس عليها. أمثلة على تعقيدات وتركيب الأجسام بالبلازما يشتمل على:
التفتيل
الشروخ والقنوات أو الأشياء الضئيلة[16] ترى في أغلب البلازمات مثل كرة البلازما و الشفق[17] و البرق[18] و التقوس الكهربي و وهج الشمس[19] وبقايا الانفجار النجمي[20] فهي ترتبط أحيانا مع أكبر كثافة موجودة وتسمى بالحبال المغناطيسية[21].
الكتل أو الطبقات المزدوجة
الصفائح الضيقة ذات الحواف الحادة مثل الكتل أو الطبقات المزدوجة والتي تسبب التغير السريع بخصائص البلازما. الطبقات المزدوجة مسئولة عن تمركز الشحنات المنفصلة والتي تسبب الاختلاف الكبير بالجهد خلال الطبقة ولكن لا تولد أي مجال كهربائي خارجها. الطبقات المزدوجة تباعد بين مناطق البلازما المتقاربة بأشكال مختلفة وتكون موجودة بالعادة بالتيارات حاملة البلازما وهي تعجل سرعة الإلكترونات والأيونات.
المجال الكهربي والدوائر
خاصية شبه الحيادية بالبلازما تتطلب من تيارات البلازما أن تكون متقاربة من بعضها البعض بالدوائر الكهربية, هذه الدوائر تخضع لقانون كيرشوف للدائرة الكهربية وتحتوي على مقاومة و عامل مستحث, تلك الدوائر يجب أن تعامل كنظام مزدوج قوي, كل منطقة بلازما مستقلة بسلوكها بالدائرة الداخلية، إنها الترابط القوي بين عناصر النظام معا مع عدم الاستقامة مما يقود إلى سلوك معقد. الدوائر الكهربية بالبلازما تخزن طاقة مستحثات(مغناطيسية). وان تكون تلك الدائرة معطلة فمثلا عند عدم استقرار البلازما, الطاقة المستحثة ستخرج كمسخن ومسارع للبلازما, وهذا هو تفسير الحرارة التي توجد بالهالة الشمسية. التيار الكهربي وبالتحديد المجال المغناطيسي المصطف مع التيار الكهربي(الذي أحيانا يشير إلى تيارات بيركلاند) تلاحظ عادة بالشفق الأرضي و في فتائل البلازما
البناء الخلوي
الصفائح الضيقة ذات الحواف الحادة ممكن تعزل المناطق مع خواصهم المختلفة مثل المغناطيسية والكثافة والحرارة مما ينتج مناطق تشبه الخلايا. الأمثلة على ذلك المحيط المغناطيسي و المحيط الشمسي و غطاء المجال الشمسي. هنز ألفن كتب: وجهة نظر عالم بالكونيات هو أن أهم أبحاث اكتشافات الفضاء هو بالاحتمال تكوين الكون الخلوي كما تبين في كل منطقة من مناطق الفضاء التي يمكن الإطلاع عليها في الموقع، هناك عدد من الحوائط الخلوية، صفائح من التيار الكهربي التي تقسم الكون إلى أقسام مع اختلاف بالمغناطيسية والحرارة والكثافة و الخ"[22].
سرعة التأين الحرجة
هي السرعة النسبية ما بين البلازما المتأينة والغاز المحايد حيث يحصل التأين للغاز، عملية التأين الحرجة هي تقنية عامة للتحويل طاقة الحركية لدفق الغاز السريعة إلى طاقة البلازما أو التأين الحرارية. إذا ضخت طاقة أكثر فإن سرعة الذرات أو الجزيئات لن تتعدى سرعة التأين الحرجة حتى يكون الغاز كامل التأين هذه الظاهرة الحرجة هي حالة نموذجية من نظام معقد ويمكن أن تؤدي إلى ميزات مكانية أو زمانية شديدة.
البلازما الشديدة البرودة
ممكن إنتاج بلازما شديدة البرودة باستخدام الليزر لإمساك وتبريد الذرات المحايدة إلى درجة حرارة تعادل 1مللي كلفن أو أقل, وليزر آخر يأين الذرات بواسطة إعطاء الإلكترونات الأبعد طاقة كافية للخروج من مجالها الذري. النقطة المهمة في البلازما الشديدة البرودة هي معالجة الذرات بدقة بواسطة الليزر، والسيطرة على طاقة الحركة للإلكترونات المتحررة. باستخدام ليزر نبضي معين يمكن إنتاج طاقة إلكترون مقارنة لدرجة حرارة صغيرة تعادل 0.1 ك، ونطاق التردد لليزر النبضي محدد سلفا. فالأيون يحافظ على درجة حرارة تساوي مللي كالفن في الذرة المحايدة. هذا النوع من البلازما الشديدة البرودة الغير متوازنة ينشأ بسرعة، ويضع أسئلة كثيرة لهذا السلوك بدون إجابة لها والتجارب أفضت إلى كشف ديناميكات غريبة وسلوك إعادة الارتباط مما زاد من حدود معرفتنا بعلم البلازما. إحدى الحالات الغير مستقرة للبلازما الغير مثالية هي حالة ريدبرج، الذي يشكل من تكثيف الذرات بالإثارة.
البلازما اللاحيادية
الشبه حيادية هي مقدرة ومدى قوة الإلكترون وجودة التوصيل بالبلازما التي عادة تضمن تعادل في كثافة الشحنات السالبة والموجبة لكل نطاق محدد. أما البلازما المحتوية على كمية إضافية من كثافة شحنة معينة بحالات قصوى يتكون فقط لصنف واحد يسمى بلازما لاحيادية. بالبلازما المجال الكهربي هو المهيمن مثل حزمة الجزيئات المشحونة والغيوم الإلكترونية والبلازما البوزيترونية (هو جسيم مضاد مساوي لكتلة الإلكترون وذو شحنة موجبة).[23].
البلازما المغبرة والبلازما الحبيبية
البلازما المغبرة تكون عادة بالفضاء الكوني وتتميز بوجود الغبار فيها فإذا صارت الجسيمات أكبر فتكون حبيبية وهي لها تصرفات البلازما.
وصف رياضي
لوصف حالة البلازما تماما نحتاج لنعرف أماكن وسرعة الجسيمات ووصف المجال الكهرومغناطيسي بمنطقة البلازما، لكن ليس من الضروري أن نفحص جميع الجسيمات بالبلازما، لهذا علماء البلازما يعطون بتفصيل أقل للنماذج المعروفة وهناك نوعين مهمين
نموذج الموائع
نموذج الموائع يصف البلازما من حيث الكميات السهلة مثل الكثافة و السرعة المتوسطة حول كل موقع. أحد نماذج الموائع البسيطة نظرية ديناميكية هيدرومغناطيسي(ديناميكيات الموائع الموصلة في مجالات كهربية ومغناطيسية شبه مستقرة, وهذه الموائع قد تكون معادن فلزية سائلة كالزئبق أو الفلزات القلوية المنصهرة أو قد يكون غاز ضعيف التأين أو بلازمات) وهي تتعامل مع البلازما كمائع وحيد محكوم بتركيبة من (معادلات ماكسويل و معادلات نافير-ستوك) الوصف الآخر هو نظام الموائع الثنائي. حيث أن الإلكترون والأيون يعاملان منفصلين عن بعضهما البعض. نظام الموائع عادة يكون دقيق إذا صار الاصطدام عالي بدرجة كافية لكي يصل توزيع سرعة البلازما مقاربة لقانون (توزيع ماكسويل بولتزمان). والسبب أن نظام الموائع يصف البلازما كمجرى واحد بدرجة حرارة محددة لكل موقع مكاني, فإنه لا يمكنه اصطياد سرعة الأجسام الفضائية مثل الشعاع أو الطبقات المزدوجة ولا يحل تأثير أجسام الموجات.
النموذج الحركي
هذا النموذج يصف توزيع سرعة الجسيم لكل نقطة بالبلازما ولا نحتاج للافتراض بقانون توزيع ماكسويل بولتزمان. وصف الحركة ضروري للبلازما العديمة الاصطدام. هناك طريقتان معروفتان لوصف الحركة بالبلازما، الأولى تعتمد وظيفة التوزيع السهل على الشبكة في السرعة والموقع أما الأخرى فتسمى تقنية الجزيء في الخلية فتضم المعلومات الحركية بإتباع مسارات لعدد كبير من الجزيئات الفردية. نموذج الحركي أكثر كثافة حسابيا من نموذج الموائع, ويستخدم معادلة فلاسوف لوصف نشوء نظام الجزيئات بالبيئة الكهرومغناطيسية.
البلازما الاصطناعية
تنتج معظم البلازما الصناعية بتطبيقات المجالات الكهربية أو المغناطيسية أو كليهما. البلازما المنتجة مخبريا ثم للاستخدام الصناعي يمكن أن تصنف بشكل عام حسب:
نوع مصدر الطاقة المنتجة لتلك البلازما، بمعنى التيار الكهربي، تردد موجي، و تردد ذو الموجات الدقيقة (Microwave).
مجال الضغط لديها: ضغط الفراغ < 10 مللي تور، ضغط جزئي ~ 1 تور، الضغط الجوي 760 تور=1 بار=1.013 نيوتن/متر مربع.
درجة التأين بالبلازما: تأين كامل، تأين نسبي، تأين ضعيف.
علاقة الحرارة داخل البلازما: بلازما حرارية (Te = Tion = Tgas)، بلازما غير حرارية أو باردة (Te >> Tion = Tgas).
شكل القطب المستخدم لتوليد البلازما.
مغناطيسية الجسيمات الداخلة بالبلازما: ممغنطة (الأيون والإلكترون كليهما محاصران في مدار لارمور بواسطة المجال المغناطيسي) ، ممغنطة جزئيا (الإلكترونات فقط هي المحاصرة بواسطة المحال المغناطيسي)، غير ممغنطة (حيث المجال المغناطيسي ضعيف عن إمساك الجزيئات حول المدارات).
الاستعمال والتطبيق.
أمثلة على البلازما الصناعية
إفراغ بالضغط منخفض
بلازما تفريغ متوهج: بلازما غير حرارية تتولد بتطبيقات من التيار الكهربي المستمر أو تردد منخفض لموجات المجال الكهربي للفراغ ما بين قطبين معدنيين (أقل من 100 ك هرتز). وأشهر تطبيق لذلك هو إضاءة الفلوريسنت.
بلازما التقارن بالسعة: شبيهة لما قبلها ولكن تحتاج إلى مجال كهربي ذو تردد عالي من الموجات (تقديريا 13.56 ك هرتز). وهذه تختلف عن التفريغ المتوهج بأن الأغلفة أقل كثافة بكثير. وهذه التطبيقات تستخدم بشكل شائع في الصناعات الدقيقة وصناعة الدوائر المتكاملة لعمل النقش البلازمي والإزالة بالبلازما المعززة بالأبخرة الكيميائية.
بلازما التقارن بالحث: مشابه للتقارن بالسعة ومشابه بالتطبيقات ولكن القطب يحتوي على ملف يغطي منطقة التفريغ مما يثير البلازما بالحث.
بلازما الموجات المسخنة: مشابهة للتقارن بالحث والسعة من حيث الترددات ولكن الموجات تسخن بواسطة كلا الوسيلتين الكهروستاتيكية والكهرومغناطيسية. وهي تحتاج إلى مجال مغناطيسي متحد المحور لانتشار الموجات.
إفراغ بالضغط الجوي
التقوس الكهربي: وهو ما يسمى باللحام وهي طاقة لتصريف درجات حرارة عالية (~ 10000 كالفن). وتولد من عدة مصادر طاقة. وتستخدم بشكل عام بعمليات التعدين. فعلى سبيل المثال، تستخدم لإذابة الصخور المحتوية على أكسيد ألومنيوم لإنتاج معدن الألمونيوم.
التفريغ الإكليلي: تفريغ لا حراري ويولد بواسطة تطبيق جهد كهربي عالي على الأطراف الحادة للقطب. ويستخدم بشكل عام لتوليد غاز الأوزون ومرسبات الجسيم.
تفريغ حاجز العازل الكهربي: تفريغ لا حراري يولد بتطبيق جهد كهربي عالي خلال فجوات بحيث العازل الغير موصل يمنع انتقال تفريغ البلازما إلى تقوس. والعادة يخطأ بالتسمية بالتفريغ الإكليلي بالصناعة مع انهما متشابهين بالتطبيقات. تستخدم بنطاق واسع لعمل تشابك الأنسجة الصناعية و اللدائن.
شاركنا رأيك
التعليقات
لم يعلق احد حتى الآن .. كن اول من يعلق بالضغط هنا
أقسام شبكة بحوث وتقارير ومعلومات عملت لخدمة الزائر ليسهل عليه تصفح الموقع بسلاسة وأخذ المعلومات تصفح هذا الموضوع [بحث جاهز للطباعة] البلازما الحالة الرابعة للمادة و الغازية في الفيزياء و في الكيمياء - # اخر تحديث اليوم 2024-03-19 ويمكنك مراسلتنا في حال الملاحظات او التعديل او الإضافة او طلب حذف الموضوع ...آخر تعديل اليوم 12/11/2023