Ich habe mich gefragt, warum ein Blitz als "Plasma" geprägt wird oder ein "Funke" von einem elektrischen Kabel / Gerät auch, Fackeln, geschmolzene Lava und brennende Gebäude jedoch nicht (Fackeln sind pyrotechnisch, exotherm und sehr viel wie Flammen).
Ich höre Argumente, die besagen, dass Plasma ionisiertes Gas ist, aber wie kann eine Fackel bei einer so hohen Temperatur nicht ionisiert werden (und warum werden ionisierte, sehr heiße Flammen nicht als Plasma betrachtet)?
Dieser Typ, der Top-Antworter, sagt, dass Feuer kein Plasma ist, weil es nicht ionisiert ist:
Außerdem überschreitet einige Lava 3.000 Fahrenheit. Inwiefern ist das kein Plasma, und was zieht die feine Linie zwischen Plasma und Feuer selbst (nicht als Materiezustand, sondern als Beziehung zu Gas)?
Feuer ist Gas, aber einige sagen, es ist Plasma, wenn Sie es sehen können (überprüfen Sie den Link, den das Poster unten im ersten Kommentar hinzugefügt hat). Wann wird es also zu einem vollen Plasma, wenn es normalerweise keins ist?
Das Schlüsselkonzept zur Definition von Plasma ist die Debye-Distanz/Länge/Radius . Wenn die Teilchen so nah beieinander sind, spielt der Debye-Abstand bei der Teilcheninteraktion keine oder nur eine geringe Rolle, dann handelt es sich nicht um ein Plasma. Diese Debye-Distanz hängt von der Ladung der Teilchen ab, wenn sie also keine Ladung haben ...
Obwohl Temperaturen wie 3.000 Fahrenheit eine Trennung zwischen Gaspartikeln auf Entfernungen in der Größenordnung von Debye erzwingen würden, ist dies bei einem Feststoff wie Lava nicht der Fall. Feuer ist eine sehr kleine Anwesenheit von Plasma unter dem Druck von 100 kPa, daher existiert es nicht lange, wenn überhaupt.
Dieser Typ, der Top-Antworter, sagt, dass Feuer kein Plasma ist, weil es nicht ionisiert ist
Ich denke, die Abweichung der Flamme aufgrund des aufgeprägten elektrischen Felds, das von den parallelen Platten im Link von BMS erzeugt wird (dh http://www.askamathematician.com/2013/05/q-is-fire-a-plasma- what-is-plasma/ ) zeigt an, dass die Flamme mindestens plasmaähnlich sein muss. Ich war kürzlich bei einem Plasmaphysik -Workshop und habe mit einem Kollegen darüber diskutiert, ob Feuer ein Plasma darstellt. Die Schlussfolgerung war im Grunde, dass es als sehr schwach ionisiertes Plasma betrachtet werden kann, ähnlich einem sehr staubigen Plasma (siehe zB auch Paul Bellans Webseite und zugehörige Links).
Ich höre Argumente, die besagen, dass Plasma ionisiertes Gas ist, aber wie kann eine Fackel bei einer so hohen Temperatur nicht ionisiert werden (und warum werden ionisierte, sehr heiße Flammen nicht als Plasma betrachtet)?
Während sowohl Feuer als auch Blitz relativ niedrige Schwarzkörperstrahlungstemperaturen haben (dh im Vergleich zu beispielsweise der Sonnenkorona ), bedeutet dies nicht, dass Gase nicht ionisieren können. Die Verteilung hat immer einen Schwanz , und dieser Schwanz ist energetisch genug, um die Ionisationsenergien einiger Moleküle/Atome zu überschreiten.
Feuer ist Gas, aber einige sagen, es ist Plasma, wenn Sie es sehen können (überprüfen Sie den Link, den das Poster unten im ersten Kommentar hinzugefügt hat). Wann wird es also zu einem vollen Plasma, wenn es normalerweise keins ist?
Ein Teil des Grundes, warum Leute sagen, dass Feuer kein Plasma ist, ist, dass 1 eV ~ 11.604 K entspricht, was weniger ist als die typische Ionisierungsenergie der meisten Moleküle/Atome, aber heißer als die meisten Feuer. Beispielsweise beträgt die niedrigste Ionisationsenergie aller einatomigen Elemente ~358 kJ/mol für Cäsium , was ~3,89 eV oder >45.000 K entspricht.
Nicht allzu überraschend und sehr glücklicherweise besteht die Erdatmosphäre nicht aus Cäsium, sondern hauptsächlich aus zweiatomigem Stickstoff und Sauerstoff und einatomigem Argon. Daher muss man zuerst die zweiatomigen Moleküle dissoziieren und dann die konstituierenden Atome ionisieren (dh ~ 1402 kJ / mol oder ~ 14,5 eV für Stickstoff, ~ 1314 kJ / mol oder ~ 13,6 eV für Sauerstoff und ~ 1520,6 kJ / mol oder ~ 15,8 eV für Argonionisation). Natürlich braucht es viel weniger Energie, um viele chemische Bindungen aufzubrechen , aber die chemische Dissoziation führt typischerweise nicht zu freien geladenen Teilchen. Außerdem braucht es im Allgemeinen mehr Energie, um Moleküle zu ionisieren als Atome (siehe z. B. https://chem.libretexts.org/Core/Physical_and_Theoretical_Chemistry/Atomic_Theory/Ionization_Energies_of_Diatomic_Molecule oder schlagen Sie Tabellen bei NIST nach). Zum Beispiel braucht es ~13,8 eV (~160.135 K), um Kohlendioxid zu ionisieren, verglichen mit ~13,6 eV (~157.814 K) für atomaren Sauerstoff und ~14 eV (~162.456 K) für Kohlenmonoxid.
Ein weiteres Problem ist, dass selbst wenn ein kleiner Anteil von Partikeln ionisiert wird, diese aufgrund des viel größeren Anteils von Atomen/Molekülen mit niedrigerer Energie, mit denen sie interagieren, wahrscheinlich schnell neutralisiert werden.
Randbemerkung:
Holz besteht hauptsächlich aus Lignin , Zellulose und/oder Hemizellulose . Die Bindungsdissoziationsenergien sind für diese Verbindungen sehr kompliziert, da die Verbindungen keine einfachen einatomigen oder zweiatomigen Moleküle sind, sondern sie reichen von einigen 10 kJ/mol bis ~400 kJ/mol oder weniger als 1 eV bis ~4 eV (weniger als 11.000 K bis >46.000 K). Die Bestandteile sind dann CO 2 und H 2 O zur vollständigen Verbrennung. Dann betragen die Ionisierungsenergien von CO 2 und H 2 O ~13,8 eV (~160.135 K) bzw. ~12,6 eV (~146.210 K).
Ich habe mich gefragt, warum ein Blitz als "Plasma" geprägt wird oder ein "Funke" von einem elektrischen Kabel / Gerät auch, Fackeln, geschmolzene Lava und brennende Gebäude jedoch nicht (Fackeln sind pyrotechnisch, exotherm und sehr viel wie Flammen).
Im Gegensatz zu den meisten Bränden haben Blitze eine viel höhere Schwarzkörpertemperatur (dh mindestens ~8000 K bis zu ~50.000 K oder ~0,7-4,3 eV, obwohl die Durchschnittstemperaturen niedriger sind). Somit befindet sich die Spitze des Spektrums bereits in der Nähe der ersten Ionisierungsenergie einiger Atome, sodass in jedem Ende der Verteilung ein höherer Photonenfluss vorhanden ist, dh mehr ionisierende Strahlung . Dabei wird die Tatsache ignoriert, dass sich vor einem Blitzeinschlag eine enorme Menge statischer Ladung aufbaut, die elektrische Potentiale im Kilovolt-Bereich erzeugt. Solche großen elektrischen Felder zerstören direkt das Dielektrikum, das die Atmosphäre ist, und verursachen die elektrostatische Entladung (dh einen plötzlichen/spontanen Stromfluss, der das elektrische Potential eliminiert), die letztendlich das erzeugt, was wir Blitze nennen.
Ferner ist bekannt, dass Blitze zusätzlich zu ihrer Schwarzkörperemission von Funkwellen (z. B. ELF ) bis hin zu Röntgen- und Gammastrahlen (sogenannte terrestrische Gammablitze oder TGFs) elektromagnetische Strahlung erzeugen .
Somit führen die an der Erzeugung von Blitzen beteiligten Prozesse direkt und indirekt zur Erzeugung von elektromagnetischer (dh UV- bis Gammastrahlen) und Teilchen- (dh die freien Elektronen, die für die Kiloampere-Ströme verantwortlich sind) ionisierender Strahlung. Zusammenfassend ist Blitz ein ganz anderes Tier als Feuer, das nur eine chemische Reaktion ist.
Plasma ist, wenn die Elektronen durch hohe Temperaturen für kurze Zeit von ihren Wirtsatomen "befreit" werden. Feuer ist Plasma, es reagiert auf elektrische Felder. Blitz ist auch Plasma. Wenn eine Elektronensäule vom Himmel zum Boden fließt, leuchtet die Luft, die sie durchströmt, mit Energie auf. Was wir als Blitz sehen, ist eigentlich die Luft, in der sich die Elektronen befinden, angeregt werden und Licht abgeben. Nicht die Elektronen selbst. Lava bezieht sich auf geschmolzenes Gestein. Geschmolzen. Flüssig. Nicht ionisiertes Gas. Es ist ein Plasma, wenn es ionisiertes Gas ist, niemand kümmert sich um die Temperatur. Kann ein Gas bei -100 Grad Celsius ionisiert (IF) werden, spricht man noch von Plasma.
BMS
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