Tổng quan về plasma

Tính chất của Plasma  VI: Sự tương tác giữa các hạt trong plasma  VII.Một số Ứng Dụng của Plasma... Giới thiệu về plasma Plasma là một khí chuẩn giả trung hòa về điện gần như t

Tổng Quan về Plasma

Nhóm :8

Lớp :Công Thôn 45

Nôôi Dung

 I.Giới thiệu về plasma

 II.Lịch Sử Phát Triển Vật lý PLASMA

 III Phân loại

 IV Định nghĩa plasma

 V Tính chất của Plasma

 VI: Sự tương tác giữa các hạt trong plasma

 VII.Một số Ứng Dụng của Plasma

I Giới thiệu về plasma

 Plasma là một khí chuẩn (giả) trung hòa về điện (gần như trung hòa về điện), trong đó bao gồm các loại hạt mang điện, kể cả các hạt trung hòa mang tính tập hợp

 Plasma được gọi là trạng thái thứ tư của vật chất

 Plasma không phổ biến trên Trái Đất tuy nhiên

trên 99% vật chất trong vũ trụ tồn tại dưới dạng plasma, vì thế trong bốn trạng thái vật chất,

plasma được xem như trạng thái đầu tiên trong vũ trụ

II.Lịch Sử Phát Triển Vâôt lý PLASMA

 1845:từ “Plasma” đươc phát biểu với ý nghĩa sinh vật học

 1923: Langmuir và Tolk gọi chất khí ở trạng thái dẫn điện là plasma

 1667,nhà bác học Floreltre phát hiện ra ngọn lửa đèn có tính dẫn điện.

 1698,tiến sĩ Volt người Anh phát hiện hiện tượng phóng tia lửa điện trong không khí khi nghiên cứu sự nhiễm điện của hổ phách

 Đầu thế kỉ XIX,giáo sư Pétro đã phát minh ra hồ quang

 Irving Langmuir (1881

-1957) là nhà khoa học

Mỹ đầu tiên nghiên cứu về

trạng thái plasma, người

được coi là cha đẻ của vật

lý plasma

 Năm 1920, Langmuir mô

tả thí nghiệm tạo ra khối

cầu phát sáng có đặc tính

dường như giống sét hòn.

 Năm 1924, ông đưa ra

khái niệm nhiệt độ điện tử

và phát minh ra phương

pháp chẩn đoán mật độ và

nhiệt độ plasma bằng đầu

dò điện.

 Năm 1940, Hannes

Alfvén đã chứng minh

rằng một loại chuyển

động tập thể mới, gọi

là “sóng từ-thủy động

lực học” có thể được

sinh ra trong các hệ

plasma Các sóng này

đóng một vai trò quan

trọng xác định tính

chất của plasma.

III Phân loại

 Plasma nhiệt độ thấp có nhiệt độ trong khoảng 3000-70000K, thường được sử dụng trong đèn huỳnh quang, ống phóng điện tử, tivi

plasma…

 Plasma nhiệt độ cao có nhiệt độ lớn hơn 70000K-vài tỷ độ k, thường gặp ở mặt trời và các ngôi sao, trong các phản ứng nhiệt hạch…

 Nhờ vào bậc ion hóa người ta chia plasma ra làm hai loại là: ion hóa hoàn toàn và ion hóa một phần.

 Trường hợp ion hóa hoàn toàn thường xảy ra ở plasma nhiệt độ cao Lúc này tính chất của plasma được xác định bởi tính chất của điện tử

và ion chứa trong nó.

 Trường hợp plasma nhiệt độ thấp ion hóa hoàn toàn thường xảy ra trong phóng điện ẩn và phóng điện hồ quang

 Để plasma có tính ion hóa mạnh thì:

 σei :tiết diện hiệu dụng, đặc trưng cho quá trình tương tác giữa điện tử với ion

 σe0 :tiết diện hiệu dụng, đặc trưng cho quá trình tương tác giữa điện tử với hạt trung hòa

β <

Theo quan điểm nhiệt động học có hai loại là plasma cân bằng và plasma không cân bằng

 Plasma cân bằng (hoặc plasma đẳng nhiệt) là

trong đó các hạt có cùng nhiệt độ,trung hòa về

điện vì các hạt mang điện mất đi luôn được bù lại

do quá trình ion hóa, nó tồn tại mà không cần lấy năng lượng từ bên ngoài

 Plasma không cân bằng (hoặc plasma bất đẳng nhiệt): không trung hòa về điện, nhưng sự phá vỡ trung hòa đó không phải là lớn, nó tồn tại cần có năng lượng từ bên ngoài, nếu không nhận được năng lượng từ bên ngoài thì plasma sẽ tự mất đi

IV Định nghĩa plasma:

 Thỏa mãn điều kiện gần trung hòa:

 Bán kính Debye phải nhỏ hơn nhiều lần so với kích thước của miền chứa tập hợp đó

D<<L

∑ Ze,i ne,i ≈ 0

 Nếu bỏ qua lực tương tác phân

r

3 1

 Trong trường hợp tổng quát thì bán kính

Debye được tính bằng công thức

 Dei ei là bán kính Debye của các thành phần cấu tạo plasma

 Nồng độ hạt:

1

2 2

1 2

) (

ie ie

ie

n Z

KT D

V Tính chất của Plasma

 Hoạt tính hóa học cao → dùng để thay đổi tính chất bề mặt mà không ảnh hưởng đến vật liệu khối; có thể trở thành môi trường phát Laser khí.

 Dẫn điện → có thể điều khiển nhiệt độ plasma bằng trường điện từ.

 Năng lượng cao và nhiệt độ cao → dùng trong các quá trình xử lí cơ khí (hàn, cắt, v.v )

 Bức xạ điện từ → dùng làm nguồn sáng, màn hình Plasma

VI: Sự tương tác giữa các hạt trong plasma

1.Tiết diện hiệu dụng

r

r1

σ = π (r+ r1)2

2 Khoảng đường tự do trung bình

 Khoảng đường tự do trung bình của hạt

được xác định như tổng số khoảng cách của hạt giữa hai va chạm chia cho tất cả số hạt

3 Tần số va chạm

Tần số va chạm là số va chạm trong một đơn vị thời gian:

λ σ

5 Va chạm không đàn hồi

a) Va chạm không đàn hồi loại 1

 Là va chạm làm thay đổi tính chất của một hay nhiều hạt Nhờ vào sự

va chạm không đàn hồi mà các quá trình như: sự ion hóa, sự kích

thích, sự phân li, sự hóa hợp… có thể xảy ra

 Trong va chạm không đàn hồi loại 1 khi kích thích hoặc ion hóa thì một phần động năng của hạt sẽ chuyển vào thế năng của hạt kia

b) Va chạm không đàn hồi loại 2

 Khi va chạm thế năng của hạt kích thích chuyển qua hạt khác dưới dạng thế năng hay động năng, sau khi va chạm hạt kích thích sẽ trở về trạng thái

cơ bản

 Nếu hạt kích thích va chạm với điện tử sẽ cung cấp động năng cho điện tử Nếu va chạm với nguyên tử hoặc ion thì chúng sẽ bị kích thích hoặc ion hóa.Va chạm không đàn hồi loại 2 làm sản sinh thêm hạt nhanh trong plasma

VII.Một số Ứng Dụng của Plasma

 a.màn hình plasma

 Nơi công cộng

Ứng dụng của màn hình plasma

Ứng dụng của màn hình plasma

 Rạp hát gia đình

1.Ưu Điểm của màn hính plasma

2 Nhược điểm của màn hình plasma

 Tương đối nặng so với LCD

 Không có nhiều kích cỡ

 Không hoạt động tốt khi lên quá cao

 Tuối thọ ngắn hơn LCD (khoảng 30000 giờ)

b Hồ quang plasma với ứng dụng hàn kim loại

 Hồ quang này tỏa ra một phần nhỏ

bên cạnh hồ quang tập trung tại

trung tâm của đầu phun

Vùng nhiệt độ 10 000 – 16 000°K

được truyền tới vật hàn bằng

chùm tia tập trung

 Đường đẳng nhiệt trong sơ đồ ở

trên cho biết năng lượng được

phân bổ khác nhau như thế nào

trong hồ quang plasma:

- Vùng nhiệt độ 16 000 đến

24000°K mở rộng vượt quá đầu

phun

- Vùng nhiệt độ 10 000 đến

16000°K được truyền toàn bộ tới

chi tiết Trong khi đó, ở quy trình

hồ quang điện, vùng nhiệt độ cao

rất gàn với cathode là có thể sử

dụng được

Ưu điểm của hồ qiang hàn plasma

 Hồ quang plasma có những ưu thế hơn hẳn so với các loại hồ hàn quang khác:

- Nhiệt độ cao

- Chùm tia tập trung

- Năng lượng hồ quang plasma cao, do đó năng suất hàn cao

c.Công nghêô plasma trong hàng không

 Tàng hình Plasma là đưa ra qui trình sử dụng khí ion hóa để giảm tiết diện phản xạ radar (Radar cross section – RCS) Khí ion hóa sẽ bao

 Máy bay chiến đấu thế hệ thứ năm Sukhoi PAK FA T-50

 Cảm ơn các bạn và thầy đã xem