Können Gase Strom leiten?

Flüssige Elektrolyte ionisieren und können daher von einem Strom durchflossen werden. Wenn also ein Gas ionisieren kann, kann es dann auch Strom leiten? Wenn ja, was sind einige solcher Gase?

Wenn Gase ionisiert werden, sind sie keine Gase mehr, sondern Plasma. Tatsächlich ist Plasma in der Physik definiert, dass es ionisiertes Gas ist. en.wikipedia.org/wiki/Plasma_(Physik) Plasma ist natürlich leitfähig und reagiert stark auf Elektromagnetismus.
Der Grad der Ionisierung kann sehr unterschiedlich sein. Es ist nicht immer 100%. Niederdruckgase leiten Ströme bei niedriger Spannung und sind meist Gase als Plasmen.
@VladimirKalitvianski Meinten Sie, wenn der Ionisierungsgrad für ein bestimmtes Gas niedrig ist, wenn es bei niedriger Spannung und niedrigem Druck leitfähig ist, könnte es immer noch Gas anstelle von Plasma sein? Können Sie ein Beispiel für den typischen Zustand geben? Vielen Dank!

Antworten (4)

Bei atmosphärischem Druck sind Luft und andere Gase schlechte elektrische Leiter (Isolatoren). Weil sie keine freien Elektronen haben, um Strom zu transportieren. Aber sobald die freien Elektronen durch Ionisierung im Gas erzeugt werden (sie werden zu Plasmen), tritt eine elektrische Entladung auf.

Dies könnte auf viele Arten erfolgen, beispielsweise durch Anlegen einer großen Potentialdifferenz über eine Gassäule bei sehr niedrigem Druck oder indem hochfrequente EM-Wellen wie Röntgenstrahlen durch das Gas gelassen werden. Diese Frage ist nicht richtig zu stellen. Tatsächlich werden Gase zu Plasmen , sobald sie ionisiert sind!

Alle Dielektrika haben einen bestimmten Wert des Durchbruchpotentials . In den meisten von ihnen wie Luft, Keramik usw. (einschließlich Halbleitern wie Silizium) liefert dieses Potential genügend Energie, um einige Atome zu ionisieren. Die als Ergebnis dieser Ionisierung gebildeten freien Elektronen werden ausreichend energetisiert, um die benachbarten Atome zu stoßen, einige kovalente Bindungen aufzubrechen und mehr freie Elektronen zu erzeugen.

Diese freien Elektronen werden dann durch das angelegte elektrische Feld beschleunigt und sie kollidieren und ionisieren die anderen Atome, um mehr freie Elektronen zu erzeugen ( Multiplikation durch Kollision ). Jetzt steht eine große Anzahl freier Elektronen für den Stromfluss zur Verfügung. Dadurch entsteht ein Lichtbogen!

Dies gilt jedoch nicht für alle Gase. Wie @mikuszefski erwähnt hat , gibt es einige andere Fälle, wie z. B. die Edelgase, die monoatomar sind (und in den meisten Entladungsröhren verwendet werden), deren Durchbruchpotentiale sie nur ionisieren sollen!

Sind Sie sicher, dass das Aufbrechen kovalenter Bindungen erforderlich ist, um freie Elektronen zu erhalten? Was ist mit Edelgasen?
@mikuszefski: Nein, die Edelgase haben keine kovalenten Bindungen. In diesem Fall findet direkt eine Ionisation statt! (Danke! Ich habe meine Antwort aktualisiert).
Gern geschehen. Ich denke jedoch immer noch nicht, dass die Geschichte der kovalenten Bindung gut ist. Siehe zB hier : ...Dies erklärt auch, warum die Ionisationsenergie von F2 geringer ist als die eines F-Atoms... Es bleibt also ein F2-Molekül, wird aber ionisiert. Sie würden die antibindenden Elektronenzustände nicht als kovalente Bindung zählen und diese liefern die Elektronen, die zuerst durch Ionisation entfernt werden. Die höchste Energie geht zuerst und das ist höchstwahrscheinlich nicht das Bindungselektronenpaar. Ich hoffe, ich habe meinen Standpunkt deutlich gemacht.
Ich frage mich auch: In Anbetracht des kritischen Punktes im Wasser kann man nicht wirklich zwischen Flüssigkeit und Gas unterscheiden, es sei denn, es liegen beide Phasen und eine entsprechende Phasengrenze vor. Betrachten wir also reines Wasser für eine Sekunde als Gas. Hier kann ich Strom leiten, indem ich Wasserstoffbrücken vertausche. Es gibt also eine Ionisierung, und tatsächlich hat die Ladung, die auf der einen Seite hineingeht, nichts mit der einen zu tun, die auf der anderen Seite austritt. Kann man sich einen solchen Vorgang auch bei anderen Gasen vorstellen?
@mikuszefski: Ich denke, das Problem hier ist meine Aussage "Alle Dielektrika ..." . Es gibt einige Fälle (wie Sie erwähnt haben), in denen die Durchbruchspannung nur dazu dient, das Zeug zu ionisieren! Und entschuldigen Sie, dass ich kläglich vergessen habe zu erwähnen, dass die Durchbruchspannung das Zeug immer zuerst ionisiert und die durch die Ionisierung erzeugten Elektronen für die Entstehung der Lawine freier Elektronen verantwortlich sind. (Ich habe meine Antwort aktualisiert) ...
Ja, sorry, dass ich so hartnäckig bin. Ich denke, die neue Version ist viel besser als vorher (ich hatte wirklich einige Probleme mit den kovalenten Bindungen). Beifall.
@mikuszefski: Nein, danke, dass du es angesprochen hast. Ich bin viel überzeugter von der überarbeiteten Version, im Vergleich zu meiner vorherigen (ziemlich hässlichen )... :)

Gase leiten Elektrizität, wie alle Materialien. Sie leiten den Strom jedoch so schlecht, dass wir sie als Isolatoren betrachten. "Elektrizität" erfordert die Bewegung von Elektronen. In einem Gas sind diese Elektronen zu weit verteilt, um einen messbaren Strom zu liefern. Das Beispiel "Blitz" ist etwas anders. Dies bezieht sich auf kapazitive Entladung. Wenn die beiden Seiten eines Kondensators (dh der Boden und die Wolken) zu viel Ladung speichern, springt diese Ladung schließlich auf das Dielektrikum (dh das Material zwischen Boden und Wolken). Wir sagen immer noch nicht, dass das Dielektrikum Elektrizität „leitet“, obwohl es das offensichtlich tut. Die besten Isolatoren der Welt konnten eine Entladung mit ausreichender Stärke nicht stoppen. Die bestimmende Eigenschaft eines Leiters ist, dass er Elektrizität "leichter" leitet als die meisten Substanzen. Es gibt keinen perfekten Leiter oder perfekten Isolator. Kurz gesagt, Gase können Strom leiten, gelten jedoch größtenteils als Isolatoren.

Gas allein kann keinen Strom leiten, aber es kann dazu gebracht werden, Strom zu leiten, indem es NIEDRIGER DRUCK und HOHER SPANNUNG ausgesetzt wird.

Gas kann unter zwei Bedingungen mit einem Entladungsrohr Strom leiten; (1) Niederdruck (ca. ~0,01 mmHg) (2) Hochspannung (>1000 V)

Sollten Sie dies vielleicht mit Ihrer anderen Antwort kombinieren und etwas erweitern? Vielleicht erklären, warum Gase keinen Strom leiten können?

Kohlenstoff ist das einzige Gas, das im verfestigten Zustand Strom leiten kann. Dies hat die Form Graphit, wenn es nur 3 Bindungen zwischen den Atomen hat. Dadurch können Elektronen durch die Netzwerkstruktur fließen.

Wenn es erstarrt ist, ist es kein Gas mehr, oder? Und sobald sie erstarrt sind, leiten alle Metalle Elektrizität, also ist Kohlenstoff sicherlich keine Ausnahme.
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