Πώς μπορούν τα αέρια να γίνουν αρκετά αγώγιμα;
1. Ιονισμός:
* Υψηλές θερμοκρασίες: Η θέρμανση ενός αερίου σε εξαιρετικά υψηλές θερμοκρασίες μπορεί να προκαλέσει συγκρούονται τα άτομα με αρκετή ενέργεια για να χτυπήσουν τα ηλεκτρόνια, δημιουργώντας ιόντα. Αυτά τα ελεύθερα ιόντα και ηλεκτρόνια μπορούν στη συνέχεια να φέρουν ένα ηλεκτρικό ρεύμα. Αυτή είναι η αρχή πίσω από το πλάσμα , η οποία θεωρείται η τέταρτη κατάσταση της ύλης και ενεργεί ως αγωγός.
* ηλεκτρικά πεδία: Η εφαρμογή ενός ισχυρού ηλεκτρικού πεδίου μπορεί να επιταχύνει τα ελεύθερα ηλεκτρόνια που υπάρχουν στο αέριο, προκαλώντας τους να συγκρουστούν με μόρια αερίου και να τα ιονίζουν. Αυτή η διαδικασία, γνωστή ως ηλεκτρική κατανομή , είναι αυτό που συμβαίνει στα σημάδια αστραπής και νέον.
* Ραδιενεργές πηγές: Τα ραδιενεργά υλικά μπορούν να ιονίζουν τα αέρια με την εκπομπή σωματιδίων υψηλής ενέργειας που χτυπούν τα ηλεκτρόνια.
* Άλλες πηγές: Άλλες μέθοδοι όπως τα λέιζερ και η υπεριώδη ακτινοβολία μπορούν επίσης να ιονίζουν αέρια.
2. Χρήση συγκεκριμένων αερίων:
* ευγενή αέρια: Ενώ τα ευγενή αέρια είναι γενικά αδρανή, μερικοί όπως το Xenon μπορούν να ιονιστούν σχετικά εύκολα, καθιστώντας τα αγώγιμα σε συγκεκριμένες εφαρμογές.
* Αντιδραστικά αέρια: Ορισμένα αέρια όπως το οξυγόνο ή το άζωτο, όταν αναμιγνύονται με άλλα αέρια, μπορούν να συμμετέχουν σε χημικές αντιδράσεις που δημιουργούν ιόντα, οδηγώντας σε αγωγιμότητα.
3. Εισαγωγή ακαθαρσιών:
* Doping: Η εισαγωγή ακαθαρσιών σε ένα αέριο, συχνά σε μικρές ποσότητες, μπορεί να αλλάξει σημαντικά την αγωγιμότητά του. Για παράδειγμα, η ντόπινγκ ένα ευγενές αέριο με μικρή ποσότητα αλκαλικού μετάλλου μπορεί να δημιουργήσει ένα αγώγιμο μίγμα.
Παραδείγματα αγώγιμων αερίων:
* πλάσμα: Χρησιμοποιείται στον φωτισμό, τη συγκόλληση και ακόμη και τα συστήματα πρόωσης.
* ιονισμένος αέρας: Χρησιμοποιείται σε συστήματα καθαρισμού αέρα και ιατρικό εξοπλισμό.
* μίγματα ευγενών αερίου: Χρησιμοποιούνται σε λέιζερ και ανιχνευτές.
Περιορισμοί:
* Εξάρτηση θερμοκρασίας: Τα περισσότερα αγώγιμα αέρια βασίζονται στον ιονισμό, ο οποίος εξαρτάται σε μεγάλο βαθμό από τη θερμοκρασία.
* Εξάρτηση πίεσης: Η αγωγιμότητα των ιονισμένων αερίων επηρεάζεται από την πίεση.
* Περιορισμένες εφαρμογές: Τα αγώγιμα αέρια χρησιμοποιούνται συχνά σε συγκεκριμένες εφαρμογές όπου οι ιδιότητές τους είναι επωφελείς, αλλά δεν είναι τόσο ευέλικτες όσο οι συμβατικοί αγωγοί όπως τα μέταλλα.
Συμπερασματικά, ενώ τα αέρια είναι γενικά κακοί αγωγοί, μπορούν να γίνουν αγώγιμοι μέσω ιονισμού, ειδικής επιλογής αερίου ή ντόπινγκ. Αυτές οι τεχνικές ανοίγουν δυνατότητες για διάφορες εφαρμογές, ιδίως σε περιβάλλοντα υψηλής ενέργειας και εξειδικευμένες τεχνολογίες.
