Maddenin Plazma Hali
Maddenin katı, sıvı ve gaz hallerini biliyoruz. Maddenin halleri konusu bu alanı inceler.
Günlük hayatta pek görmediÄŸimiz ancak fizikte karşımıza çıkan maddenin bir de plazma hali vardır. Bu yazıda maddenin plazma halini inceleyeceÄŸiz. Yazı boyunca öÄŸreneceklerimiz ise ÅŸöyledir:
- Plazma nedir?
- Plazma nasıl oluşur?
- Plazma özellikleri
- Plazma çeÅŸitleri
- Plazma örnekleri
Plazma Nasıl Oluşur?
Maddenin 4. hâli olan plazma, sürekli hareket eden ve etkileÅŸen yüklü parçacıklar topluluÄŸudur. Yüksek sıcaklık hâlinde plazmada elektron, proton ve nötron arasında parçacık alışveriÅŸi ile sürekli atomlar iyonlaşır ve birbiriyle çarpışır.
Plazma içindeki (–) yük sayısı ile (+) yük sayısı birbirine eÅŸittir, yani nötrdür. Plazma nötr müdür deÄŸil midir sorusunu da böylece cevaplamış olduk.
Plazmada neler bulunur?
- İyonlaşmış gaz
- Uyarılmış atomlar
- Elektron ve protonlar
- Yüksüz atomlar ve moleküller
Plazma halin gelen özellikleri
- İyi bir iletkendir. Elektriği ve ısıyı iletir.
- Elektrik ve manyetik alanla etkileÅŸir.
- Kimyasal reaksiyonları çok hızlıdır.
- Yüksek sıcaklık ve enerji yoÄŸunluÄŸuna sahiptir.
Normal Bir Gazla Plazma Arasındaki Farklar
Gazlar yalnızca elektriksel olarak nötr atom veya moleküllerden oluÅŸur. Plazmada ise nötr parçacıkların yanı sıra özgür elektron ve iyonlar bulunur.
Gazlarda yalnızca ses dalgaları üretilir. Plazmada ise plazma titreÅŸimleri ve plazma dalgaları oldukça sık görülür.
Elektrik ve manyetik alan plazmayı hareket ettirebilir, şekil verebilir veya şeklini değiştirebilir.
Laboratuvarlarda Plazma Nasıl Üretilir?
Laboratuvar ortamında katı bir cisme ısıtma yoluyla enerji aktarılırsa sıvı durumuna geçer. SıvılaÅŸmış olan aynı cisme buharlaÅŸma ısısı aktarılırsa gaz hâline geçer. Gaz hâldeki cisme daha fazla enerji aktarılırsa iyonlaşır. Elektronlar çekirdek çekiminden kurtularak serbest bir elektron uzayı oluÅŸturur. Böylece maddenin 4. hâli olan plazmaya geçilmiÅŸ olur. Plazmaya daha fazla enerji verirsek önce sıvı, daha sonra gaz hâle geçer.
Laboratuvarlarda yapılan plazma çalışmaları düÅŸük basınç altında gerçekleÅŸtirilir. Bu çalışmalarda daha çok, oda sıcaklığında ve normal atmosfer basıncında gaz durumunda bulunan hidrojen, helyum, azot ve argon gazları kullanılmaktadır.
Plazma ÇeÅŸitleri
Plazmaların sınıflandırılırken öncelikle sıcak ve soÄŸuk plazmalar olarak ikiye ayrılır.
Sıcak Plazmalar: GüneÅŸ, güneÅŸ rüzgârları, yıldızlar, ÅŸimÅŸek, yıldırım ve magma sıcak plazmalara örnektir. Dünyadaki sıcak plazmalar, laboratuvarlarda gazların çok yüksek sıcaklıklara kadar ısıtılmasıyla oluÅŸur.
SoÄŸuk Plazmalar: Aurora (Kuzey ve Güney Kutup Işıkları) ve iyonosfer soÄŸuk plazmaya örnektir. SoÄŸuk plazmalar ışınım yoluyla ya da normal sıcaklıklarda atomların yüksek enerjili parçacıklarla bombardımanı ile oluÅŸturulur. Floresan lamba, neon lambası, plazma topu, plazma tabancası ve buhar lambası insan yapımı soÄŸuk plazmalardır.
Yıldızlar ve GüneÅŸ’ten dünyamıza ulaÅŸan ışınların bazıları Dünya’nın manyetik alanı tarafından hapsedilir ve Van Allen kuÅŸakları oluÅŸur. Bu ışınım, yüklü parçacıkların manyetik alan çizgileri boyunca hareketleri esnasında görülür.
Bu yüklü parçacıklar kutupların üzerinde olduÄŸundan zaman zaman Dünya atmosferindeki atomlarla çarpışarak onların görünür ışık yaymalarına sebep olur. Ä°zleyenlere nefis bir göz ziyafeti sunan Kuzey ve Güney kutup ışıkları (Aurora Bolaris ve Aurora Australis) bu ÅŸekilde oluÅŸur. Bu olayda etken GüneÅŸ rüzgârlarıdır. Bunların çarpışmasıyla iyonlaÅŸan moleküllerin oluÅŸturduÄŸu ortam bir plazmadır.
Plazma Örnekleri
Hem soÄŸuk hem de sıcak plazmalara örnekler verelim.
Uzayda görülen plazmalar
- GüneÅŸ
- GüneÅŸ rüzgârları
- Yıldızların iç bölgeleri
- Jüpiter’in iyon küresi
- Yıldızlar arası ortam
Dünya’da görülen plazmalar
- ÅžimÅŸek
- Magma
- Yıldırım
- Ä°yonosfer (Termosfer)
- Kuzey ve Güney kutup ışıkları
İnsan yapımı plazmalar
- Patlamalar
- Neon lambalar
- Floresan lambalar
- Cıva ve sodyum
- Buhar lambası
- Plazma TV
- Elektronik çip
- AteÅŸ veya alev
- Füzyon çalışmaları
- Plazma tabancaları
- Klima
- Plazma topu
Floresan ve neon lambalarının içindeki gaz, elektron bombardımanına maruz bırakılırsa uyarılan gaz atomlarÄ