Maddenin 4. Hali Plazma nedir 9.sınıf fizik dersi

9. sınıf  Maddenin 4. Hali Plazma  konusu ders notları yazılı konu anlatımı, açıklama, konusu

 

Maddenin 4. Hali Plazma

 

  1. Plazma maddenin gaz hâlinden farklı olarak serbest elektron ve iyonlardan oluşan atomlara sahiptir. Maddenin en nadir rastlanan hâlidir iyonize olmuş gazlardan meydana gelir.

İyonize olmuş gaz demek, atom ya da moleküllerden en az bir elektronun ayrılmış ya da bunlara elektron eklenmiş gaz demektir. Plazma; bütünüyle elektriksel olarak nötr olan ve rast-^ gele doğrultularda hareket' eden pozitif ve negatif yüklü parçacıklardan oluşan bir topluluktur. Plazma içindeki yüklü parçacıklar, birbirinden bağımsız hareket ederken, sistem bütünüyle sanki yüksüzdür. Bu nedenle plazma içindeki parçacıkların hareketi bireysel değil kollektiftir.

Katı hâldeki bir maddeye sürekli enerji aktarılırsa örneğin ısıtılırsa maddenin diğer hâlleri elde edilebilir. Bilindiği gibi termal dengedeki katı bir madde, genelde sabit bir basınçta, sıcaklığının arttırılması ile sıvı hâline geçer. Sıcaklık biraz daha artırılırsa gaz hâline geçer. Yeterince yüksek bir sıcaklıkta gaz içindeki moleküller, rastgele doğrultularda serbestçe hareket eden gaz atomlarını oluşturmak için ayrışırlar. Eğer sıcaklık daha fazla artırılırsa gaz atomlarından bir ya da birkaç elektron kopar ve gaz atomları serbestçe hareket eden yüklü parçacıklara (pozitif iyonlar ve elektronlar) ayrışarak maddenin dördüncü hâli olan plazma oluşur.

Plazma hâlinde, maddenin atomları parçalanır ve sürekli hareket halinde olan pozitif yüklü iyonların ve elektronların oluşturduğu bir sistem hâline gelir. Plazma içinde aynı zamanda elektronlar, fotonlar, uyarılmış atomlar veya moleküller, yarı kararlı atomlar, nötral atom ya da moleküller de vardır. Plazmanın en önemli ve diğer hâllerden farklı özel­liği, plazmayı oluşturan parçacıkların yüklü olması ve bu yüklü parçacıkların coulomb kuvvetleri ile birbirlerine etki etmesidir. Plazma içindeki her parçacık komşusu bulunan her parçacığa ve hatta kendisinden daha uzakta bulunan parçacıklara aynı zamanda etki eder. Bu nedenle plazma için deki parçacıklar sürekli birbirleriyle etkileşerek kol-lektif bir davranış içine girerler. Katı bir cisimde cis­mi oluşturan moleküllerin hareketi çok azdır, mole­küllerin ortalama kinetik enerjisi herhangi bir yön­temle (örneğin ısıtarak) artırıldığında cisim ilk önce sıvıya sonra da gaza dönüşür. Gaz fazında elek­tronlar çok hızlı hareket ederler. Eğer gaz hâlinden sonra da ısı verilmeye devam edilirse iyonlaşma başlayabilir, bir elektron çekirdek çekiminden kur­tulur ve serbest bir elektron uzayı meydana getire­rek maddeye yeni bir form kazandırır. Sonuçta atomdan bir elektron eksiklirken ve net pozitif bir yüke sahip olur. Yeterince ısıtılmış gaz içinde iyon­laşma defalarca tekrarlanır ve serbest elektron ve iyon bulutları oluşmaya başlar. Fakat bazı atomlar nötr kalmaya devam eder. Oluşan bu iyon, elekt­ron ve nötr atom karışımına, plazma denir.

Serbest elektrik yükü sayesinde plazma yüksek bir elektrik iletkenliğine sahip olur ve elektromanyetik alanlardan kolaylıkla etkilenir. Plazma, sürekli ha­reket eden ve etkileşen yüklü parçacıklar toplulu­ğudur. Plazmanın birim hacmi içindeki negatif yük­lü parçacıkların sayısı pozitif yüklü parçacık sayısı­na yaklaşık olarak eşit olduğundan, plazma elekt­riksel olarak nötr dür.

Katı hâlde atomlar belirli uzaklıklara sahipken sıvı hâlde atomlar arası uzaklık artmakta, gaz hâlinde ise atomlar arasındaki bağ uzunlukları daha da ar­tar. Plazma hâlinde ise atomlar iyonlaşır ve sürekli olarak birbirleri ile çarpışırlar.

Plazma elektriksel olarak nötr dür ve çok iyi bir ilet­kendir. Plazmanın içindeki bir noktada oluşan ha­reket plazmaya elektromagnetik dalga hızı ile ta­şınır. Plazma elektriksel olarak nötr olmasına rağ­men elektrik ve magnetik alanlarla etkileşir. Plaz­ma koşullarındaki kimyasal reaksiyonlar gaz fazın-daki kimyasal reaksiyonlardan çok daha hızlı ger­çekleşir.

Evrenin % 96 sından fazlası plazma hâlindedir. Yıl­dızlar, Güneş, yıldızlar ile gezegenler arası ortam, gezegenlerin atmosferlerinin dış katmanları plaz­ma hâlindedir. Maddenin plazma hâli, yıldırımda, mum alevinde, kutup ışığında ve neon lambaları gibi elektrik boşalmalı lambalarda gözlenir. Gerçekte plazma hâli bir maddenin ilk halidir. Plaz­ma, doğal olarak kendisi ile çevresi, elektrik ve magnetik alanlarla etkileşim biçimleri açısından kendine özgü niteliklere sahiptir. Plazma, iyonlar, elektronlar, yüksüz atom ve moleküller ile fotonlar-dan oluşan, bazı atomlar iyonlaşırken bazı iyon­ların elektronlarla birleşip atoma dönüştüğü, pro­tonların sürekli olarak bir yandan ortaya çıktığı bir yandan da soğutulduğu bir karışımdır.

Özet olarak plazma; dış ortama karşı elektriksel olarak nötrdür. Plazma içerisindeki pozitif yüklerin (iyonların yükleri) sayısı, negatif yüklerin (elektron­lar) sayısına eşittir. Plazma içerisindeki ayrışma, iyonlaşma ve bu olayların tersi olan yeniden yapılanma olayları sürekli meydana gelir. Bu olaylar kendi aralarında plazma içerisinde bir dinamik denge hâlinde bulunur. Plazma iyi bir elektrik ve ısı iletkenidir. Plazma içerisindeki parçacıklar bir enerji taşıyıcısıdırlar. Dolayısıyla elektrik ve ısı enerjisini de iletirler. Plazma içerisindeki hızlarının yüksek oluşu nedeniyle özellikle elektronlar elektrik ve ısı iletiminde esas rolü oynarlar.

Plazma yüksek sıcaklık ve enerji yoğunluğuna sahiptir. Plazmanın sıcaklığı, enerji yoğunluğu, iyonlaşma derecesi (iyonize olmuş atom sayısının toplam atom sayısına oranı) ve plazma çıkış hızı (elektron hızı) plazma ekseni üzerinde maksimumdur.

Plazma nötr atom ve nötr molekül, iyon, elektron, foton, uyarılmış atomlardan oluşur. Sürekli olarak uyarılma ve bunun sonunda kararlı hâle geçişler yaşanır. Plazma sanayide kulanılır. Plazma kullanılarak sert kayalarda en güçlü matkaplardan bile daha iyi delikler açılabilir.

Katı eriyerek sıvıya, süblimleşerek gaza dönüşür. Sıvı buharlaşarak gaza, donarak katıya dönüşür. Gaz yoğuşarak sıvıya, depozisyon ile ise katıya dönüşür. Plazma ise kinetik enerjisi artırılarak yani ısıtılarak sırasıyla önce sıvıya ardından da gaza dönüşür. Gaz hâlinden sonra daha fazla ısıtıldığı takdirde iyonlaşmaya, elektron kaybederek pozitif(+) yükle yüklenmeye başlar.

Maddelerin yapısı gereği maddeyi oluşturan moleküllerin sıkıştırılıp sıkıştırılamama durumuna göre, öteleme hareketi yapıp yapamadıklarına göre, mıknatıstan etkilenip etkilenmediklerine göre de sınıflandırılabilir. Maddeyi oluşturan moleküllerin dönmeden ilerleme hareketi yapmasına öteleme hareketi denir. Örneğin, demir manyetik alandan etkilenir. Ancak demiri oluşturan moleküller öteleme hareketi yapmaz, sıkıştırılamaz. Su manyetilk alandan etkilenmez. Ancak suyu oluşturan moleküller öteleme hareketi yapar, fakat sıkıştırılamaz. Doğal gaz manyetik alandan etkilenmez. Ancak doğal gazı oluşturan moleküller öteleme hareketi yapar ve sıkıştırabilirler. Ateş manyetizmadan etkilenir. Ateşi oluşturan moleküller öteleme hareketi yapar ve sıkıştırabilirler.

Kuvvet etkisinde olan katı, sıvı, gaz ve plazma hâlindeki maddelerden, katıların hacminde ve şeklinde çok belirgin değişme gözlenmez. Sıvılarda dikkate değer değişme oluşmaz. Gazlarda ise hacimlerinde belirgin bir değişme oluşur. Plazma için uygun inceleme ortamının olmayışı nedeni ile nasıl bir değişikliğin olacağı bilinmemektedir.

Yorum ekle

Güvenlik kodu
Yenile