Izvorni kôd stranice Plazma (fizika)

'''Plasma''' ([[Grčki jezik|grč.]] πλάσμα - "bilo šta formirano"<ref>[http://www.perseus.tufts.edu/hopper/text?doc=Perseus%3Atext%3A1999.04.0057%3Aentry%3Dpla%2Fsma πλάσμα], Henry George Liddell, Robert Scott, ''A Greek–English Lexicon'', on Perseus</ref>) jedno je od [[Agregatno stanje|četiri osnovna stanja materije]], zajedno sa [[Čvrsto stanje tvari|čvrstom tvari]], [[tečnost]]i i [[gas]]om. Plazma ima svojstva različita od ostalih stanja.

Plazma se može napraviti grijanjem gasa ili ga podvrgavajući jakom elektromagnetnom polju primjenjenom [[laser]]om ili generatorom [[mikrovalovi|mikrovalova]]. Ovo smanjuje ili povećava broj [[elektron]]a, kreirajući pozitivno ili negativno [[naboj (fizika)|nabijene]] čestice zvane [[ion]]i,<ref>{{cite journal |last1=Luo |first1=Q-Z|last2=D'Angelo|first2=N|last3=Merlino|first3=R. L.| date=1998|title=Shock formation in a negative ion plasma|journal= |volume=5|issue=8|publisher=Department of Physics and Astronomy| url=http://www.physics.uiowa.edu/~rmerlino/nishocks.pdf|access-date=20. 11. 2011}}</ref> te je popraćeno odvajanjem od [[molekularna veza|molekularnih veza]], ako su prisutne.<ref name="Sturrock" />

Prisustvo značajnog broja [[nosilac naboja|nosioca naboja]] čini plazmu [[električna konduktivnost|električki konduktivnom]] tako da ona odgovara veoma jako na [[elektromagnetno polje]]. Kao gas, plazma nema određen oblik ili određenu zapreminu osim ako se ne postavi u posudu. Za razliku od gasova, pod uticajem magnetnog polja, može formirati strukture kao što su vlakna, grede i dvostruke slojeve.

Plasma je najizdašniji oblik [[Barion|uobičajene materije]] u [[Univerzum]]u, od koje je najviše u razrijeđenim međugalaktičkim regijama, posebno [[intraklasterni medij]], i u [[zvijezda]]ma, uključujući [[Sunce]].<ref>{{Cite web | title = Ionization and Plasmas | publisher = The University of Tennessee, Knoxville Department of Physics and Astronomy | url = http://csep10.phys.utk.edu/astr162/lect/light/ionization.html | access-date = 7. 7. 2015 | archive-date = 14. 11. 2015 | archive-url = https://web.archive.org/web/20151114213527/http://csep10.phys.utk.edu/astr162/lect/light/ionization.html | url-status = dead }}</ref><ref>{{Cite web | title = How Lightning Works | publisher = HowStuffWorks| url = http://science.howstuffworks.com/nature/natural-disasters/lightning2.htm}}</ref> Uobičajeni oblik plazme na Zemlji vidi se u [[neonski znak|neonskim znakovima]].

Veći dio razumijevanja plazme došao je od potrage za kontrolisanom [[nuklearna fuzija|nuklearnom fuzijom]] i [[energija nuklearne fuzije|nuklearnom energijom]], za koje fizika plazme predstavlja naučnu bazu.

== Svojstva i parametri ==
[[Datoteka:plasma fountain.gif|thumb|200px|right|Umjetnička [[interpretacija]] Zemljine plazma fontane, prikazuje [[kisik]], [[helij]] i [[vodik]] [[ion]]e koji šikljaju u svemir iz regija blizu Zemljinih polova. Slaba žuta oblast prikazana iznad sjevernog pola predstavlja gas koji se gubi sa Zemlje u svemir; zelena površina je [[aurora borealis]], gdje se energija plazme vraća natrag u atmosferu.<ref>Plasma fountain [http://pwg.gsfc.nasa.gov/istp/news/9812/solar1.html Source], press release: [http://pwg.gsfc.nasa.gov/istp/news/9812/solarwind.html Solar Wind Squeezes Some of Earth's Atmosphere into Space]</ref>]]

=== Definicija ===
Plasma se neprecizno opisuje kao električno neutralan medij neograničenih pozitivnih i negativnih čestica (npr. sveukupni naboj plazme je približno [[nula]]). Važno je napomenuti da iako su neograničeni, ovi djelići nisu ‘slobodni’ u smislu nesuočavanja sa silama. Kada se naboj pomjera, oni generišu električne struje sa magnetnim poljima, i kao rezultat, utiču jedni drugima na električna polja. Ovo uzrokuje njihovo zajedničko ponašanje sa više stepeni slobode.<ref name="Sturrock">{{cite book |title=Plasma Physics: An Introduction to the Theory of Astrophysical, Geophysical & Laboratory Plasmas |url=https://archive.org/details/plasmaphysicsint0000stur |last=Sturrock |first=Peter A. |date=1994 |publisher=Cambridge University Press |isbn=978-0-521-44810-9}}</ref><ref>{{cite book |title=The Framework of Plasma Physics |author=Hazeltine, R.D. |author2=Waelbroeck, F.L. |date=2004 |publisher=Westview Press |isbn=978-0-7382-0047-7}}
</ref> Definicija može imati tri kriterije:<ref name="Hazeltine">{{cite book|author=Dendy, R. O. |title=Plasma Dynamics|url=http://books.google.com/?id=S1C6-4OBOeYC|publisher=Oxford University Press|date=1990|isbn=978-0-19-852041-2}}</ref><ref>{{cite book|author=Hastings, Daniel|author2=Garrett, Henry|last-author-amp=yes |title=Spacecraft-Environment Interactions|isbn=978-0-521-47128-2|publisher=Cambridge University Press|date=2000}}</ref>

#'''Aproksimacija plazme''': Nabijeni djelići moraju biti dovoljno blizu međusobno tako da svaki djelić utiče na mnoge bližnje djeliće, umjesto samog uticaja s jednim najbližim djelićem (ovi kolektivni efekti su osobine plazme koje je razlikuju). Aproksimacija plazme je validna kada je broj nosioca naboja unutar sfere uticaja (zove se ''Debye sfera'' čiji je radijus [[Debye dužina|Debye projekciona dužina]]) određenog djelića veći nego cjelina da omogući kolektivno ponašanje nabijenih djelića. Prosječan broj djelića u Debye sferi dat je sa [[parametar plazme|parametrom plazme]], "Λ" (grčko veliko slovo [[Lambda]]).
#'''Zapreminske interakcije''': Debye projekcijska dužina (definisana iznad) kratko se poredi sa fizičkom veličinom plazme. Ovi kriteriji znače da su interakcije u zapremini plazme važnije od onih na njenim ivicama, kada ograničavajući efekti mogu imati maha. Kada je ovaj kriterij zadovoljen, plazma je kvazineutralna (skoro pa neutralna).
#'''Frekvencija plazme''': Elektronska frekvencija plazme (mjereći [[oscilacije plazme]] elektrona) uveliko se poredi sa elektronski neutralnom frekvencijom kolizije (mjereći frekvenciju kolizija između elektrona i neutralnih djelića). Kada je ov ostanje validno, elektrostatske interakcije dominiraju procesom kinetike običnog gasa.

=== Opsezi parametara ===
Parametri plazme mogu imati različite vrijednosti prema više [[red veličine|redova veličine]], ali svojstva plazme sa naizgled različitim parametrima mogu biti jednaki. Prateći grafikon ubraja samo konvencionalne atomske plazme a ne egzotične fenomene kao što je [[kvark gluonska plazma]]:

[[Datoteka:Plasma scaling.svg|thumb|250px|'''Opsezi plazme'''. Gustoća raste naviše, temperatura se povećava prema desno. Slobodni elektroni u metalu mogu se smatrati plazmom elektrona.<ref>{{cite journal|author=Peratt, A. L.|bibcode=1996Ap&SS.242...93P |title=Advances in Numerical Modeling of Astrophysical and Space Plasmas|date=1996|journal=Astrophysics and Space Science|volume=242|issue=1–2|pages=93–163|doi=10.1007/BF00645112}}</ref>]]

{| class="wikitable"
|+ Tipični opsezi parametara plazme: redovi magnitude (OOM)
|-
!Karakteristike
!Zemaljske plazme
!Svemirske plazme
|-
|'''Veličina'''<br>u metrima
|10<sup>−6</sup> m (laboratorijska plazma) do<br>10<sup>2</sup> m ([[munja]]) (~8 [[red veličine|OOM]])
|10<sup>−6</sup> m (plašt svemirskog broda) do<br>10<sup>25</sup> m (intergalaksijska nebula) (~31 OOM)
|-
|'''Životni vijek'''<br>u sekundama
|10<sup>−12</sup> s (laserski proizvedena plazma) do<br>10<sup>7</sup> s (fluorescentna svjetla) (~19 OOM)
|10<sup>1</sup> s (sunčeve zrake) do<br>10<sup>17</sup> s (intergalaksijska plazma) (~16 OOM)
|-
|'''Gustoća'''<br> u djelićima<br>po kubnom metru
|10<sup>7</sup> m<sup>−3</sup> do<br>10<sup>32</sup> m<sup>−3</sup> (inercijalno zatvaranje plazme)
|1 m<sup>−3</sup> (intergalaksijski medij) do<br>10<sup>30</sup> m<sup>−3</sup> (zvjezdano jezgro)
|-
|'''Temperatura'''<br>u kelvinima
|~0 K (kristalizirana ne-neutralna plazma<ref>vidi: [http://sdphca.ucsd.edu/ The Nonneutral Plasma Group] {{Webarchive|url=https://web.archive.org/web/20170718153228/http://sdphca.ucsd.edu/ |date=18. 7. 2017 }} @ University of California, San Diego</ref>) do<br>10<sup>8</sup> K (magnetno-fuzijska plazma)
|10<sup>2</sup> K (aurora) do<br>10<sup>7</sup> K (Sunčevo jezgro)
|-
|'''Magnetna polja'''<br>u teslama
|10<sup>−4</sup> T (laboratorijska plazma) do<br>10<sup>3</sup> T (pulsno-pogonjena plazma)
|10<sup>−12</sup> T (intergalaksijski medij) do<br>10<sup>11</sup> T (blizu neutronskih zvijezda)
|}

=== Stepen ionizacije ===
Da bi plazma postojala, [[ionizacija]] je potrebna. Pojam "gustoća plazme" po sebi često se odnosi na "elektronsku gustoću", koja je, broj slobodnih elektrona po jedinici zapremine. [[Stepen ionizacije]] plazme je omjer atoma koji su izgubili ili dobili elektrone, te se kontrolišu najviše temperaturom. Čak djelomično ionizirani gas u kojem je najmanje 1% čestica ionizirano može imati karakteristike plazme (npr. odgovor na magnetna polja i visoku [[električna konduktivnost|električnu konduktivnost]]). Stepen ionizacije, <math>\alpha</math>, definisan je kao <math>\alpha = \frac{n_i}{n_i + n_n}</math>, gdje je <math>n_i</math> brojna gustoća iona i <math>n_n</math> brojna gustoća neutralnih atoma. ''Elektronska gustoća'' se na ovo odnosi po prosječnom stanju naboja <math>\langle Z\rangle</math> iona kroz <math>n_e = \langle Z\rangle n_i</math>, gdje je <math>n_e</math> brojna gustoća elektrona.

=== Temperature ===
Temperatura plazme se uobičajeno mjeri u [[kelvin]]ima ili [[elektronvolt]]ima i, neformalno, mjera je termalne kinetičke energije po čestici. Veoma visoke temperature često su potrebne za održanje ionizacije, što je definirajuće svojstvo plazme. Stepen ionizacije plazme je određen [[temperatura elektrona|temperaturom elektrona]] relativnom sa [[energija ionizacije|energijom ionizacije]] (i mnogo slabije gustoćom), u vezi zvanoj [[Saha jednačina]]. Pri niskim temperaturama, ioni i elektroni teže se rekombinirati u atome pasivnog stanja<ref name="Nicholson">{{cite book |title=Introduction to Plasma Theory |url=https://archive.org/details/introductiontopl0000nich |last=Nicholson |first= Dwight R. |date=1983 |publisher=John Wiley & Sons |isbn=978-0-471-09045-8}}</ref>—i plazma će eventualno postati gas.

U većini slučajeva elektroni su dovoljno blizu [[temperaturna ravnoteža|temperaturnoj ravnoteži]] tako da je njihova temperatura relativno dobro definisana, čak iako postoji značajno odstupanje od [[Maxwell–Boltzmannova distribucija|Maxwellianska]] energija distribucione funkcije, naprimjer, usljed [[UV zračenje|UV zračenja]], energetskih čestica ili jakih [[električno polje|električnih polja]]. Zbog velike razlike u masi, elektroni dolaze do termodinamičke ravnoteže među sobom mnogo brže nego što dolaze u ravnotežu sa ionima ili neutralnim atomima. Zbog ovoga razloga, temperatura iona može biti veoma različita od (često niža od) temperature elektrona. Ovo je posebno uobičajeno u slabo ioniziranim tehnološkim plazmama, gdje su ioni često blizu [[sobna temperatura|sobne temperature]].

==== Termalna p. netermalne plazme ====
Bazirano na relativnim temperaturama elektrona, iona i neutralnih, plazme se klasificiraju kao "termalne" ili "ne-termalne". Termalne plazme imaju elektrone i teške čestice na istoj temperaturi, npr. one su u termalnoj ravnoteži međusobno. Netermalne plazme sa druge strane imaju ione i neutralne pri mnogo nižoj temperaturi (ponekad sobna temperatura), gdje su elektroni mnogo "topliji" (<math>T_e \gg T_n</math>).

Plazma se ponekad označava kao "vruća" ako je skoro skroz ionizirana, ili "hladna" ako je čak i mala frakcija (naprimjer 1%) molekula gasa ionizirana, ali ostale definicije pojmova "vruća plazma" i "hladna plazma" su česte. Čak i kod "hladne" plazme, temperatura elektrona je i dalje obično nekoliko hiljada stepeni Celsijusa. Plazme iskorištene u "tehnologiji plazme" ("tehnološke plazme") često su hladne plazme u smislu da je jedino mala frakcija molekula gasa ionizirana.

== Također pogledajte ==
* [[Gas]]
* [[Tečnost]]
* [[Čvrsta tvar]]

== Reference ==
{{reference}}

== Vanjski linkovi ==
{{Commonscat|Plasma physics}}

{{stub-fiz}}
{{Agregatna stanja}}
{{Grane fizike}}

[[Kategorija:Fazni prelazi]]
[[Kategorija:Astrofizika]]
[[Kategorija:Elektromagnetizam]]
[[Kategorija:Električni provodnici]]
[[Kategorija:Plinovi]]
[[Kategorija:Agregatna stanja]]
[[Kategorija:Fizika plazme]]