| НОУ МОУ СОШ №10
СЕКЦИЯ ФИЗИКИ
ДОКЛАД
по у
«Плазма – четвертое состояние вещества».
Выполнил:
Денисов Артем
8 «Б» класс
Руководитель:
Ладанова Ольга Александровна
преподаватель физики
г. Чайковский
2003 год
ПЛАН.
1. Что такое плазма.
· Под плазмой в физике понимают газ, состоящий из электрически заряженных и нейтральных частиц, в котором суммарный электрический заряд равен нулю, то есть, выполнено условие квазинейтральности
2. Плазма – наиболее распространенное состояние вещества в природе.
· В природе плазма
— наиболее распространённое состояние вещества, на неё приходится около 99 % массы Вселенной, Солнце, большинство звёзд, туманности, внешняя часть земной атмосферы (ионосфера). Ещё выше располагаются радиационные пояса, содержащие плазму.
· Полярные сияния, молнии, — всё это различные виды плазмы, наблюдать которые можно в естественных условиях на Земле.
3. Перспектива использование плазмы.
· область науки — плазменная химия
· Созданы плазменные двигатели
· магнитогидродинамические насосы
· магнитогидродинамические генераторы мощностью до 20 МВт с коэффициентом полезного действия 50 – 60%.
· Центральной задачей физики плазмы является проблема управляемого термоядерного синтеза в естественных условиях
4. Применение плазмы в нашем городе.
· плазма - в светотехнике.
· плазма - разных газоразрядных приборах
· газовые лазеры на самом деле плазменные
· Для резки листового металла, металлоконструкций, металлических емкостей, получения металлических выкроек применяются плазменные резаки
.
· Электродуговая плазменная наплавка
позволяет сравнительно быстро получить слой наплавленного металла для восстановления размеров изношенных деталей.
· Плазменная металлизация
или плазменное напыление
обеспечивает: защиту от воздействия окислительной среды и механических нагрузок лопастей турбин, обеспечивает антикоррозионную защиту.
· Способ импульсной микроплазменной обработки
разработан для получения защитных слоев на локальных областях. Сущность импульсной микроплазменной обработки сводится к нагреву и плавлению металла в течение импульса тока короткой длительности дугой прямой полярности
· Плазменная энергетика
даст решение энергетической и экологической проблемы, откроет возможности развития науки, внедрения новых технологий ХХI века.
В 19 веке английский физик Уильям Крукс, изучавший электрический разряд в трубках с разрежённым воздухом, писал: «Явления в откачанных трубках открывают для физической науки новый мир, в котором материя может существовать в четвёртом состоянии».
Ионизованный газ в газоразрядной трубке в 1929 г. американские физики Ирвинг Лёнгмюр и Леви Тонко назвали плазмой.
В зависимости от температуры любое вещество изменяет своё состояние. Так, вода при отрицательных (по Цельсию) температурах находится в твёрдом состоянии, в интервале от 0 до 100 °С - в жидком, выше 100 °С—в газообразном. Если температура продолжает расти, атомы и молекулы начинают терять свои электроны — ионизуются, и газ превращается в плазму.
Под плазмой в физике понимают газ, состоящий из электрически заряженных и нейтральных частиц, в котором суммарный электрический заряд равен нулю, то есть, выполнено условие квазинейтральности.
(поэтому, например, пучок электронов, летящих в вакууме, не плазма: он несет отрицательный заряд).
Чтобы перевести газ в состояние плазмы, нужно оторвать хотя бы часть электронов от атомов, превратив эти атомы в ионы. Такой процесс называют ионизацией. В природе и технике самые распространенные методы ионизации
· теплом.
· излучением.
· электрическим разрядом.
· давлением.
В природе плазма
— наиболее распространённое состояние вещества, на неё приходится около 99 % массы Вселенной, Солнце, большинство звёзд, туманности, внешняя часть земной атмосферы (ионосфера). Ещё выше располагаются радиационные пояса, содержащие плазму.
Полярные сияния, молнии, — всё это различные виды плазмы, наблюдать которые можно в естественных условиях на Земле.
И лишь ничтожную часть Вселенной составляет вещество в твёрдом состоянии — планеты, астероиды.
Выделяют плазму твёрдых тел и газовую плазму.
Газовую плазму
разделяют на низкотемпературную
— до 100 тысяч градусов и высокотемпературную
— до 100 миллионов градусов.
Существуют генераторы низкотемпературной плазмы — плазмотроны,
в которых используется электрическая дуга. С помощью плазмотрона можно нагреть газ до 10000 градусов за сотые и тысячные доли секунды. С созданием плазмотрона возникла новая область науки — плазменная химия
: многие химические реакции ускоряются или идут только в плазменной струе.
Плазмотроны применяются в горно-рудной промышленности.
Созданы плазменные двигатели
. Для разгона плазмы в двигателях используют схемы скрещенных электрических и магнитных полей.
Современные плазменные движители используются в системе ориентирования космических кораблей.
По таким же принципам работают магнитогидродинамические насосы
для перекачки проводящих жидкостей, например расплавленного металла.
Для получения электрической энергии созданы и применяются магнитогидродинамические генераторы
мощностью до 20 МВт с коэффициентом полезного действия 50 – 60%.
Процессы, протекающие в плазменных генераторах, описываются законами магнитной гидродинамики, и потому такие аппараты называют магнитогидродинамическими или МГД – генераторами
.
Разрабатываются различные схемы плазменного ускорения заряженных частиц. Централь
ной задачей физики плазмы является проблема управляемого термоядерного синтеза.
В естественных условиях термоядерные реакции происходят на Солнце: ядра водорода соединяются друг с другом, образуя ядра гелия, при этом выделяется значительное количество энергии.
Искусственная реакция термоядерного синтеза была осуществлена в водородной бомбе.
Спасти человечество от энергетического голода и стать практически неисчерпаемым источником энергии могут управляемые термоядерные реакции в плазме. Так как разведанные запасы химического и ядерного топлива ограниченны.
Наиболее широко плазма применяется в светотехнике
— в газоразрядных лампах, освещающих улицы нашего города, в световой рекламе светится неоновая или аргоновая плазма. Дома мы пользуемся лампами дневного света. Дуга электрической сварки, электрического замыкания между проводами тоже плазма.
Плазма применяется в самых разных газоразрядных приборах: выпрямителях электрического тока, стабилизаторах напряжения, плазменных усилителях и генераторах сверхвысоких частот (СВЧ), счётчиках космических частиц.
Все так называемые газовые лазеры на самом деле плазменные, так как газовые смеси в них ионизованы электрическим разрядом.
Предприятия нашего города:
ОАО «Чайковская ремонтно-эксплуатационная база флота», ОАО «Воткинская ГЭС», завод «Стройдеталь», ОАО «Уралоргсинтез», ОАО «Чайковский судоходный шлюз» следят за последними разработками новейших технологий и широко используют на практике приборы и инструменты.
Для резки листового металла, металлоконструкций, металлических емкостей, получения металлических выкроек применяются плазменные резаки
. Способ плазменной резки используется для резки любых электропроводных материалов, но при этом качественные показатели скорость резки, толщина, чистота среза высоки.
Процесс плазменной резки можно описать следующим образом: газ под давлением, проходя через форсунку, под воздействием электрической дуги преобразуется в плазму, (то есть молекулы разъединяются, ионизируются и возбуждаются).
Высокотемпературный поток плазмы до 25 000 °С с огромной скоростью до 1000 метров в секунду вырывается из отверстия форсунки в форме цилиндрической струи небольшого сечения, воздействует на разрезаемый материал, плавит металл и удаляет расплавленную массу, оставляя ровный и гладкий разрез.
В настоящее время плазменная резка завоевала основную позицию, принадлежащую ранее другим способам механической или термической резки.
Электродуговая плазменная наплавка
позволяет сравнительно быстро получить слой наплавленного металла для восстановления размеров изношенных деталей и одновременно изменить механические свойства поверхности.
Процесс электродуговой плазменной наплавки
происходит в установках для плазменной наплавки, характеризуется тем, что частицы металлического порошка подогреваются и вводятся в расплавленную ванну, восстанавливая поверхность детали. Установки электродуговой плазменной наплавки широко используются при восстановлении деталей машин, судов и другой техники на промышленных предприятиях города.
Плазменная металлизация
или плазменное напыление
обеспечивает: защиту от воздействия окислительной среды и механических нагрузок лопастей турбин, обеспечивает антикоррозионную защиту шандор водосливной плотины ГЭС и металлических створок шлюза, защиту от воздействия агрессивных сред, и упрочнения поверхностей. Можно металлизировать баки, емкости и другие детали
В установках плазменного напыления или плазменной металлизации
частицы металлического порошка цинка или алюминия разгоняются высокотемпературными потоками плазмы и осаждаются на основе в виде металлического покрытия, металлизации. Плазменное напыление основано на распылении двух металлических проволок, между которыми горит электрическая дуга.
Способ импульсной микроплазменной обработки
относится к новейшим научным разработкам в области техники. Способ разработан для получения защитных слоев на локальных областях. Сущность импульсной микроплазменной обработки сводится к нагреву и плавлению металла в течение импульса тока короткой длительности дугой прямой полярности.
Физика
– это мы и мир вокруг нас. Физика – неисчерпаемый кладезь познаний. Я сообщаю Вам об открытии особого, пятого, состояния вещества
, добавившегося совсем недавно к известным - твердому, жидкому, газообразному и плазменному. Возможность перевода вещества в пятое состояние при охлаждении до температур, вплотную приближающихся к абсолютному нулю, была предсказана индийским физиком Ш. Бозе и знаменитым А. Эйнштейном еще в 1924 году. Однако получить на практике конденсат Бозе – Эйнштейна,
а именно так называется пятое состояние вещества, физикам удалось лишь 7 лет назад. А совсем недавно в Институте квантовой оптики имени М. Планка был создан микрочип величиной в почтовую марку. Вероятно, такой микрочип может стать основой компьютеров шестого поколения с невиданными ранее возможностями по быстродействию.
Не приходится удивляться, что круг явлений, столь широко представленный в природе и технике, представляет предмет пристального внимания физиков. Главный аргумент, стимулирующий такое внимание, а по сути - становление современной физики плазмы – проблема управляемого термоядерного синтеза.
Плазменная энергетика
даст решение энергетической и экологической проблемы, откроет возможности развития науки, внедрения новых технологий ХХI века. Уверен, что эти проблемы будет решать мое поколение.
содержание ..
250
251
252 ..
|