Πώς διεξάγει το ιονισμένο αέριο ηλεκτρικό ρεύμα;

Ακολουθεί το πώς το ιονισμένο φυσικό αέριο διεξάγει ηλεκτρική ενέργεια, μαζί με εξηγήσεις των βασικών εννοιών:

Κατανόηση του ιονισμού

* Κανονικό αέριο: Ένα φυσιολογικό αέριο είναι κατασκευασμένο από ουδέτερα άτομα ή μόρια. Αυτά τα σωματίδια είναι ηλεκτρικά ουδέτερα επειδή έχουν ίσο αριθμό πρωτονίων (θετικό φορτίο) και ηλεκτρόνια (αρνητικό φορτίο).

* ιονισμός: Όταν η ενέργεια προστίθεται σε ένα αέριο (όπως η θερμότητα, η ακτινοβολία ή τα ηλεκτρικά πεδία), μπορεί να απογυμνώσει ηλεκτρόνια από άτομα, δημιουργώντας *ιόντα *.

* ιόντα: Ένα ιόν είναι ένα άτομο ή ένα μόριο με καθαρό ηλεκτρικό φορτίο. Τα θετικά φορτισμένα ιόντα ονομάζονται *κατιόντα *, και τα αρνητικά φορτισμένα ιόντα ονομάζονται *Anions *.

* πλάσμα: Ένα αέριο που περιέχει σημαντικό αριθμό ιόντων και ελεύθερων ηλεκτρονίων ονομάζεται πλάσμα. Το πλάσμα αναφέρεται συχνά ως "τέταρτη κατάσταση της ύλης", παράλληλα με το στερεό, το υγρό και το αέριο.

αγωγιμότητα σε ιονισμένο αέριο

1. Το ιονισμένο αέριο έχει φορτισμένα σωματίδια ελεύθερης μετακίνησης:

* ηλεκτρόνια: Αυτά είναι αρνητικά φορτισμένα και επιταχύνονται εύκολα από ένα ηλεκτρικό πεδίο.

* ιόντα: Αυτά είναι βαρύτερα από τα ηλεκτρόνια και κινούνται πιο αργά, αλλά τα θετικά ή αρνητικά τους φορτία τους επιτρέπουν να συμβάλλουν στην τρέχουσα ροή.

2. Ηλεκτρικό πεδίο και ρεύμα: Όταν εφαρμόζεται ένα ηλεκτρικό πεδίο σε ένα ιονισμένο αέριο (πλάσμα):

* Drift Electron: Τα ελεύθερα ηλεκτρόνια επιταχύνουν προς την κατεύθυνση απέναντι από τις γραμμές πεδίου, δημιουργώντας ένα ηλεκτρικό ρεύμα.

* ion drift: Τα ιόντα παρασύρονται προς την κατεύθυνση του ηλεκτρικού πεδίου, συμβάλλοντας επίσης στο ρεύμα.

3. Αντίσταση και αγωγιμότητα:

* Αντίσταση: Το ιονισμένο αέριο έχει χαμηλότερη αντίσταση από το ουδέτερο αέριο, επιτρέποντας καλύτερη ηλεκτρική αγωγιμότητα.

* αγωγιμότητα: Η αγωγιμότητα ενός ιονισμένου αερίου επηρεάζεται από παράγοντες όπως:

* Πυκνότητα ιονισμού: Η υψηλότερη πυκνότητα των ιόντων και των ηλεκτρονίων οδηγεί σε υψηλότερη αγωγιμότητα.

* Θερμοκρασία: Η υψηλότερη θερμοκρασία αυξάνει τον ιονισμό, οδηγώντας σε υψηλότερη αγωγιμότητα.

* Τύπος αερίου: Τα διαφορετικά αέρια έχουν διαφορετικές ενέργειες ιονισμού και επομένως διαφορετικές αγωγιμότητες.

Παραδείγματα ιονισμένης αγωγιμότητας αερίου

* Lightning: Ο αέρας σε μια καταιγίδα γίνεται ιονισμένη λόγω ισχυρών ηλεκτρικών πεδίων, δημιουργώντας μια οδό για ηλεκτρική εκκένωση (αστραπή).

* Φώτα φθορισμού: Αυτοί οι λαμπτήρες χρησιμοποιούν ένα ηλεκτρικό ρεύμα για να ιονίζουν τον ατμό υδραργύρου, παράγοντας υπεριώδη ακτινοβολία που στη συνέχεια προκαλεί μια επίστρωση φωσφόρου να εκπέμπει ορατό φως.

* τηλεοράσεις πλάσματος: Αυτές οι τηλεοράσεις χρησιμοποιούν ένα πλάσμα ιονισμένου αερίου για να δημιουργήσουν εικόνες.

* Αντιδραστήρες σύντηξης: Η ακραία θερμότητα και η πίεση μέσα στους αντιδραστήρες σύντηξης ιονίζουν το καύσιμο, δημιουργώντας ένα πλάσμα που μπορεί να υποστηρίξει αντιδράσεις σύντηξης.

Βασικά σημεία

* Το ιονισμένο αέριο (πλάσμα) είναι ένας καλός αγωγός ηλεκτρικής ενέργειας λόγω της παρουσίας ελεύθερων ηλεκτρονίων και ιόντων.

* Η αγωγιμότητα ενός πλάσματος επηρεάζεται από διάφορους παράγοντες, συμπεριλαμβανομένης της πυκνότητας ιονισμού, της θερμοκρασίας και του τύπου αερίου.

* Το ιονισμένο αέριο έχει πολλές πρακτικές εφαρμογές στον φωτισμό, τις οθόνες και την παραγωγή ενέργειας.