Ist ein Plasma eine eigenständige Phase der Materie?

Zur Verdeutlichung: Hier gibt es ein weit verbreitetes Missverständnis über Plasma. Wenn Plasma zum ersten Mal jemandem vorgestellt wird, der nicht weiß, was es ist, wird es "Der vierte Aggregatzustand" genannt, was eine ungenaue Beschreibung davon ist. Da dieser Begriff verwendet wird, um jemandem Plasma vorzustellen, ist das keine große Sache.

Wenn ein Material von einer bestimmten Phase in eine andere übergeht, durchläuft es einen physikalischen Prozess, der als Phasenübergang bezeichnet wird . Wenn Gas zu Plasma wird, durchläuft es nicht den normalen Phasenübergang . Daher kann Plasma - im allgemeinen Sinne - nicht als eine getrennte Phase in feste, flüssige und gasförmige Phasen betrachtet werden. Es ist eine Phase des gasförmigen Zustands. In einigen seltenen Fällen kann der Übergang vom Gas zum Plasma jedoch als Phasenübergang bezeichnet werden.

Plasma ist per Definition eine Mischung aus freien Elektronen und ihren Ionen (möglicherweise negative Ionen). Sie brauchen genug Energie, um Elektronen aus Atomen zu befreien. Grob gesagt , wenn Sie diese Energie in einen Feststoff stecken, kann Energie als Wärme abgeführt werden. Wenn Sie diese Energie in eine Flüssigkeit stecken, könnte Energie beim Verdampfen verbraucht werden. Wenn Sie es in ein Gas geben, zerbricht es Atome und Moleküle (Erzeugung von Plasma). Die folgende Abbildung macht es deutlicher

Hoffentlich war das nützlich

Plasma wird als eigenständige Phase bezeichnet, da es in mehrfacher Hinsicht nicht der üblichen Beschreibung und den physikalischen Gesetzen folgt, die zur Beschreibung der üblichen 3 Zustände der Materie verwendet werden:

• Plasma ist nicht im Gleichgewicht. Oft ist es weit von einem Gleichgewicht entfernt. Daher kann die Thermodynamik nicht zur Erklärung verwendet werden.
• Plasma besteht aus losen Teilchen, aber diese Teilchen folgen nicht der kinetischen Gastheorie . Das ideale Gasgesetz ist nicht einmal eine erste Näherung, um ein Plasma zu modellieren.
• Plasmateilchen folgen keiner statistischen Geschwindigkeitsverteilung (Maxwell-Verteilung).
• Plasma muss zwei (oder mehr) unabhängige Komponenten haben. Diese Komponenten müssen Ladungen führen. das eine besteht aus Elektronen, das andere aus Kationen. Es sind Elektronen, die bei der Entscheidung über Plasmaeigenschaften aktiver sind.
• Anders als in Gasen, Flüssigkeiten und (molekularen) Festkörpern üben Plasmateilchen starke Kräfte aufeinander aus.
• Es gibt keine einzige Temperatur, die Plasma charakterisiert. Das bedeutet zweierlei. Erstens ist Plasma keine eindeutige Phase, daher gibt es für Plasma keine eindeutige Phasenübergangstemperatur wie Schmelzen oder Sieden. Zweitens reicht eine Temperatur möglicherweise nicht aus, um ein Plasma zu beschreiben. Die Temperatur für Elektronen kann oft höher sein als die für den Rest des Plasmas.
• Plasma kann durch Magnetkraft eingeschlossen werden (benötigt keine Behälterwand).
• Im Gegensatz zu anderen 3 Zuständen ist Plasma meist instabil.

Im letzten Teil haben Sie zwei Fragen, die auf "Was macht Plasma zu Plasma?" Ionisation ist erforderlich, um ein Plasma zu bilden, aber es gibt keine spezielle Temperaturanforderung. Plasma kann im interstellaren Raum bei etwa 100 K und in kontrollierten Labors bei nahe 0 K existieren. Der Ionisierungsgrad wird normalerweise als Verhältnis von geladenen Ionen zu allen (geladenen plus neutralen) Kernen in einem Gas dargestellt, und zwar nur in geringem Maße der Ionisierung (manchmal unter 1%) reicht aus, damit sich ein Gas wie ein Plasma verhält.

Um es klar zu sagen, ein Plasma ist nicht dasselbe wie eine ionische Flüssigkeit , die nicht das Ergebnis einer Ionisierung ist, sondern aus Kationen und Anionen besteht. Ionisation bedeutet, dass Elektronen aus Atomen oder Molekülen freigesetzt werden. Eine ionische Flüssigkeit ist ein Salz in flüssigem Zustand.

Nur dass Plasma der erste Aggregatzustand war, nicht der vierte. Alle aus Plasma gebildete Materie wird nicht von Materie zu Plasma, sondern von Plasma zu Materie umgewandelt. Aus diesem Grund bestehen 99 % des Universums aus Plasma. Die Elektronen wurden nie aus den Atomen herausgelöst, sie waren nie Teil des Atoms, bis sie durch die elektrische Energie im Plasma gebunden wurden, um Gase, Flüssigkeiten und Festkörper zu bilden.

http://home.web.cern.ch/about/physics/heavy-ions-and-quark-gluon-plasma "Für wenige Millionstel Sekunden, kurz nach dem Urknall, war das Universum von einer erstaunlich heissen Temperatur erfüllt , eine dichte Suppe aus Teilchen aller Art, die sich nahezu mit Lichtgeschwindigkeit bewegen. Diese Mischung wurde dominiert von Quarks – elementaren Teilchen der Materie – und von Gluonen, Trägern der starken Kraft, die Quarks normalerweise zu vertrauten Protonen und Neutronen und anderem „zusammenklebt“. Art. In diesen ersten evaneszenten Momenten extremer Temperatur waren Quarks und Gluonen jedoch nur schwach gebunden und konnten sich frei in einem sogenannten Quark-Gluon-Plasma bewegen.

Und angeblich hat sich nach mehr als 13 Milliarden Jahren nur weniger als 1 % dieses Plasmas zu Feststoffen, Flüssigkeiten und Gasen verbunden. Der Rest hat sich zu einer Mischung aus Ionen und Elektronen verbunden, kondensiert aus diesem Quark/Gluon-Zustand.

Es als aus Feststoffen, Flüssigkeiten und Gasen gebildet zu betrachten, ist eine falsche Sichtweise, die von der Wissenschaft überhaupt nicht unterstützt wird. Stattdessen werden aus Plasma Feststoffe, Flüssigkeiten und Gase gebildet.