基本介紹
等離子態,電漿,性質,電離,速率分布,
等離子態
人們常年看到的閃電、流星以及螢光燈點亮時、火焰燃燒（只有部分高溫火焰才是真正的電漿,其他大部分日常生活中見到的火焰,都是激發態的氣體分子）時，它們都是處於等離子態。人類可以利用它放出大量能量產生的高溫，切割金屬、製造半導體元件、進行特殊的化學反應等. 在茫茫無際的宇宙空間里，等離子態是一種普遍存在的狀態。宇宙中大部分發光的星球內部溫度和壓力都很高，這些星球內部的物質差不多都處於等離子態。只有那些昏暗的行星和分散的星際物質里才可以找到固態、液態和氣態的物質。
等離子態是由等量的帶負電的電子和帶正電的離子組成，我們通常稱處於等離子態的物質為電漿。電漿在宇宙中廣泛存在。用人工方式也可以產生電漿，如霓虹燈放電、原子核聚變、紫外線和X射線照射氣體，都可以產生電漿。
電漿在工業、農業和軍事上都有廣泛的用途，如利用等離子弧進行切割、焊接、噴塗、利用電漿製造各種新穎的光源和顯示器等。如果利用這種顯示器製造電視，那么電視機可以像畫一樣掛在牆上。用電漿技術處理高分子材料，包括塑膠和紡織物，既能改變材料的表面性質，又能保留原材料的優異性能，而且無污染。在軍事上可以利用電漿來規避探測系統，用於飛機等武器裝備的隱形。
電漿
（等離子態，電漿，英文：Plasma）大家常見的霓虹燈，在它點亮以後，燈管里的氣體就被電離了，成為電子與離子的混合物——電漿。極光，是我們看見的大自然里的電漿。人們把大氣圈分為對流層、平流層、中間層、電離層和散逸層，這電離層就是電漿。電離層能反射短波無線電波，使它能傳播到地球上很遠的地方。由於存在電離出來的自由電子和帶電離子，電漿具有很高的電導率，與電磁場存在極強的耦合作用。等離子態在宇宙中廣泛存在，常被看作物質的第四態（有人也稱之為“超氣態”）。電漿由克魯克斯在1879年發現，“Plasma"這個詞，由朗廖爾在1928年最早採用。
等離子態
等離子態性質
等離子態常被稱為“超氣態”，它和氣體有很多相似之處，比如：沒有確定形狀和體積，具有流動性，但等離子也有很多獨特的性質。普通氣體由電中性的分子或原子組成，而電漿則是帶電粒子和中性粒子的集合體。電漿和普通氣體在性質上更是存在本質的區別，首先，電漿是一種導電流體，但是又能在與氣體體積相比擬的巨觀尺度內維持電中性；其次，氣體分子間不存在淨電磁力，而電漿中的帶電粒子之間存在庫侖力；再者，作為一個帶電粒子體系，電漿的運動行為會受到電磁場的影響和支配。因此，電漿是完全不同於普通氣體的一種新的物質聚集態。 應當指出，並非任何的電離氣體都是電漿。眾所周知，只要絕對溫度不為零，任何氣體中總存在有少量的分子和原子電離。嚴格地說來，只有當帶電粒子的密度足夠大，能夠達到其建立的空間電荷足以限制其自身運動時，帶電粒子才會對體系性質產生顯著的影響，換言之，這樣密度的電離氣體才能夠轉變成電漿。除此之外，電漿的存在還有其特徵的空間和時間限度，如果電離氣體的空間尺度L不滿足電漿存在的空間條件L>>D（德拜長度D為電漿巨觀空間尺度的下限）的空間限制條件，或者電離氣體的存在的時間不滿足>>p（電漿的振盪周期p為電漿存在的時間尺度的下限）時間限制條件，這樣的電離氣體都不能算作電漿。
熱核聚變堆，加熱氘和氚，使變成等離子態
熱核聚變堆，加熱氘和氚，使變成等離子態電離
等離子體和普通氣體的最大區別是它是一種電離氣體。由於存在帶負電的自由電子和帶正電的離子，有很高的電導率，和電磁場的耦合作用也極強：帶電粒子可以同電場耦合，帶電粒子流可以和磁場耦合。描述電漿要用到電動力學，並因此發展起來一門叫做磁流體動力學的理論。
組成粒子和一般氣體不同的是，電漿包含兩到三種不同組成粒子：自由電子，帶正電的離子和未電離的原子。這使得我們針對不同的組分定義不同的溫度：電子溫度和離子溫度。輕度電離的電漿，離子溫度一般遠低於電子溫度，稱之為“低溫電漿”。高度電離的電漿，離子溫度和電子溫度都很高，稱為“高溫電漿”，對於理想電漿,離子之間的相互作用可以忽略,其狀態方程較簡單,已趨於完善.在超高溫下,原子完全電離,離子和電子都可以採用理想氣體狀態方程描述;當溫度不太高時,離子部分電離,可以採用Saha方程及其修正模型描述;原子在高度壓縮狀態下,其狀態方程可以採用Thomas-Fermi模型及其改進模型得到.對於非理想電漿,離子之間存在強耦合,還沒有單一的理論模型能夠在任意密度和溫度範圍內對離子之間的相互作用進行統一描述。
氣體電離的機制有很多種不同的方法，當氣體加熱到數千攝氏度時，氣體中分子間的碰撞，就會是其中一部分分子或原子發生電離現象，並且電離度會隨溫度的升高而迅速增大，這種電離被稱為熱電離或熱平衡電離。除了用高溫的方法使物質電離以外，還能用紫外線、X射線、丙種射線以及電磁場來照射氣體，這樣也可以使氣體發生電離，從而轉變成等離子態。只是在這種情況下，電漿中的各種離子之間通常不能達到熱平衡，是一種非熱平衡的電離。
相比於一般氣體，電漿組成粒子間的相互作用也大很多。
