Плазма |
Атом
Скачать презентацию |
||
<< Атомная физика | Физика плазмы >> |
Автор: Администратор. Чтобы познакомиться с картинкой полного размера, нажмите на её эскиз. Чтобы можно было использовать все картинки для урока физики, скачайте бесплатно презентацию «Плазма.ppt» со всеми картинками в zip-архиве размером 1411 КБ.
Скачать презентациюСл | Текст | Сл | Текст |
1 | Плазма. | 12 | частица с массой m и скоростью v обладает кинетической энергией |
2 | Содержание. 1.Что такое плазма? 2. Плазма - четвёртое | U : U=mv2/2 и средняя энергия на одну молекулу U=3kT/2 , то | |
состояние вещества. 3. Где встречается плазма? Условия её | энергию частиц можно выразить U=mv2/2e, где энергия выражена в | ||
возникновения. 4. Виды плазмы. 5. Свойства и характеристики | электронвольтах(эВ) : 1эВ=1,6*10-19 Дж. | ||
плазмы. 6. Особые свойства плазмы. 7. История. 8. Солнце и | 13 | Особенные свойства плазмы. Присутствие свободных | |
ионосфера Земли. 9. Использование плазмы. 10. Литература. | электрических зарядов делает плазму проводящей ток средой, что | ||
3 | Что такое плазма? Плазма (от греч. pl?sma — вылепленное, | обуславливает её заметно большее (по сравнению с другими | |
оформленное), частично или полностью ионизованный газ, состоящий | агрегатными состояниями вещества) взаимодействие с магнитным и | ||
из электрически заряженных и нейтральных частиц, в котором | электрическим полями, это приводит к появлению слоёв и струй. | ||
суммарный электрический заряд равен нулю (выполнено так | Электроны, ионы и нейтральные частицы различаются знаком | ||
называемое условие квазинейтральности ). Но не каждое скопление | электрического заряда и могут вести себя независимо друг от | ||
частиц можно назвать плазмой, например, пучок электронов, | друга — иметь разные скорости и даже температуры, что служит | ||
летящих в вакууме, не плазма: он несет только отрицательный | причиной появления новых явлений, например волн и | ||
заряд. | неустойчивостей. Каждая частица взаимодействует сразу со | ||
4 | Плазма- четвёртое состояние вещества. Еще в глубокой | многими. Эти коллективные взаимодействия имеют гораздо большее | |
древности мыслители считали, что мир состоит из четырех простых | влияние чем двухчастичные (т.е. взаимодействие только между 2 | ||
стихий: земли, воды, воздуха и огня. Частично они были правы. | частицами - наиболее часто встречаются в газах). | ||
Этим стихиям соответствуют твердое, жидкое и газообразное | 14 | История. Четвёртое состояние вещества было открыто У. | |
состояния вещества и вещество в состоянии плазмы. При | Круксом в 1879. Впервые термин "плазма" , ранее лишь | ||
температурах выше 10000°С все вещества находятся в своем | медицинский, был использован в 1923 г. американскими физиками | ||
четвертом состоянии - состоянии плазмы. | Ленгмюром и Тонксом, которые стали обозначать с его помощью | ||
5 | Где встречается плазма? Плазма — наиболее распространённое | особое состояние ионизированного газа. Лёнгмюр (1881—1957) иЛеви | |
состояние вещества в природе, на неё приходится около 99 % массы | Тонко (1897—1971) назвали плазмой ионизованный газ в | ||
Вселенной. Солнце, большинство звёзд, туманности — это полностью | газоразрядной трубке. Английский физик Уильям Крукс (1832—1919), | ||
ионизованная плазма. Внешняя часть земной атмосферы (ионосфера) | изучавший электрический разряд в трубках с разрежённым воздухом, | ||
тоже плазма. Ещё выше располагаются радиационные пояса, | писал: “Явления в откачанных трубках открывают для физической | ||
содержащие плазму. Полярные сияния, молнии, в том числе шаровые, | науки новый мир, в котором материя может существовать в | ||
— всё это различные виды плазмы, наблюдать которые можно в | четвёртом состоянии”. | ||
естественных условиях на Земле. И лишь ничтожную часть Вселенной | 15 | Солнце и ионосфера Земли. Солнце – громадный шар , состоящий | |
составляет вещество в твёрдом состоянии — планеты, астероиды и | из раскаленной плазмы . С поверхности Солнца непрерывно стекает | ||
пылевые туманности. | спокойный поток плазмы – так называемый солнечный ветер . Время | ||
6 | Условия возникновения плазмы. В зависимости от температуры | от времени на поверхности Солнца происходят вспышки . При каждой | |
любое вещество изменяет своё состояние. Так, вода при | такой вспышке в космос выплескивается кратковременный поток | ||
отрицательных температурах находится в твёрдом состоянии, от 0 | плазмы . Эти плазменные потоки , достигая атмосферы земли | ||
до 100 0С - в жидком, выше 100 °С—в газообразном. Если | вызывают в ней много замечательных явлений : полярное сияние , | ||
температура продолжает расти, атомы и молекулы начинают терять | магнитные бури , нарушение радиосвязи . Дело в том ,что и вокруг | ||
свои электроны — ионизуются и газ превращается в плазму. Если | Земли есть плазменная оболочка , только эта оболочка находится | ||
любое вещество накалить до очень высокой температуры или | высоко .Ведь Солнце на ряду с видимым светом посылает невидимые | ||
пропускать через него сильный электрический ток , его электроны | ультрафиолетовые лучи . Эти лучи воздействуют на атомы воздуха и | ||
начинают отрываться от атомов . То , что остается от атомов | отрывают от них электроны , т.е. производят ионизацию . Так | ||
после отрыва электрона , имеет положительный заряд и называется | получается , что верхние слои атмосферы – ионосфера - состоят из | ||
ионом , сам процесс отрыва электронов от атомов называется | ионизированного воздуха , иначе говоря , из плазмы. | ||
ионизацией. В результате ионизации получается смесь свободных | 16 | Солнце, как и любая звезда, - огромный шар из плазмы. | |
частиц с положительными и отрицательными зарядами . Эту смесь | 17 | ||
назвали плазмой . При температурах более 1 000 000 °С плазма | 18 | Ионосфера Земли. Ионосфера состоит из смеси газа нейтральных | |
абсолютно ионизована — она состоит только из электронов и | атомов и молекул (в основном кислорода О2 и азота N2) и | ||
положительных ионов. | квазинейтральной плазмы (число отрицательно заряженных частиц | ||
7 | Виды плазмы. Плазма обычно разделяется на идеальную и | примерно равно числу положительно заряженных). Ионизация | |
неидеальную, низкотемпературную и высокотемпературную, | становится существенной уже на высоте 60 километров и неуклонно | ||
равновесную и неравновесную. Газовую плазму принято разделять на | увеличивается с удалением от Земли. Структура ионосферы В | ||
низкотемпературную — до 100 тыс. градусов и высокотемпературную | зависимости от плотности нейтральных частиц N в ионосфере | ||
— до 100 млн градусов. Примером низкотемпературной плазмы | выделятся слои D, Е и F. Слой D. Область D (60-90 км) | ||
является обыкновенный огонь. | характеризуется небольшими плотностями, слабой ионизацией и, | ||
8 | Виды плазмы. В неравновесной плазме электронная температура | соответственно, небольшой концентрацией заряженных частиц. | |
существенно превышает температуру ионов. Это происходит из-за | Основным ионизирующим фактором этого слоя является рентгеновское | ||
различия в массах иона и электрона, которое затрудняет процесс | излучением Солнца. Ночью ионизация в слое D резко уменьшается, | ||
обмена энергией. Такая ситуация встречается в газовых разрядах, | но не исчезает полностью. Слой Е. Область Е (90-120 км) | ||
когда ионы имеют температуру около сотен, а электроны около | характеризуется более высокими плотностями, ростом концентрации | ||
десятков тысяч градусов. В равновесной плазме обе температуры | электронов с высотой в дневное время, связанным с поглощением | ||
равны. Поскольку для осуществления процесса ионизации необходимы | солнечного коротковолнового излучения. Слой F. Областью F | ||
температуры, сравнимые с потенциалом ионизации, равновесная | называют всю ионосферу выше 130—140 км. Плотность частиц | ||
плазма обычно является горячей (с температурой больше нескольких | достигает своего максимума. | ||
тысяч градусов). Понятие высокотемпературная плазма | 19 | Северное сияние - процессы в ионосфере. | |
употребляется обычно для плазмы термоядерного синтеза, который | 20 | Использование плазмы. Наиболее широко плазма применяется в | |
требует температур в миллионы кельвинов. | светотехнике — в газоразрядных лампах, освещающих улицы, и | ||
9 | Характеристики плазмы. Температура. Для описания плазмы в | лампах дневного света, используемых в помещениях. А кроме того, | |
физике удобно использовать не температуру, а энергию, выраженную | в самых разных газоразрядных приборах: выпрямителях | ||
в электрон-вольтах (эВ). Для перевода температуры в эВ можно | электрического тока, стабилизаторах напряжения, плазменных | ||
воспользоваться следующим соотношением: 1эВ = 11600 градусов | усилителях и генераторах сверхвысоких частот (СВЧ), счётчиках | ||
Кельвина. Степень ионизации. Степень ионизации определяется как | космических частиц. Все так называемые газовые лазеры | ||
отношение числа ионизованных частиц к общему числу частиц. Для | (гелий-неоновый, криптоновый, на диоксиде углерода и т. п.) на | ||
низкотемпературных плазм характерны малые степени ионизации | самом деле плазменные: газовые смеси в них ионизованы | ||
(<1 %). Горячая плазма почти всегда полностью ионизована | электрическим разрядом. Разрабатываются различные схемы | ||
(степень ионизации ~100 %). Обычно именно она понимается под | плазменного ускорения заряженных частиц. | ||
“четвертым агрегатным состоянием вещества”. Примером может | 21 | Использование плазмы. Существуют генераторы | |
служить Солнце. Плотность. Слово плотность плазмы обычно | низкотемпературной плазмы — плазмотроны, в которых используется | ||
обозначает плотность электронов, то есть число свободных | электрическая дуга. С помощью плазмотрона можно нагреть почти | ||
электронов в единице объема (строго говоря, здесь, плотностью | любой газ до 7000—10000 градусов за сотые и тысячные доли | ||
называют концентрацию — не массу единицы объема, а число частиц | секунды. С созданием плазмотрона возникла новая область науки — | ||
в единице объема). Квазинейтральность - плотность отрицательных | плазменная химия: многие химические реакции ускоряются или идут | ||
зарядов с хорошей точностью равна плотности положительных | только в плазменной струе. Плазмотроны применяются и в | ||
зарядов. Нарушение квазинейтральности ведёт к немедленному | горно-рудной промышленности, и для резки металлов. Созданы также | ||
появлению сильных электрических полей пространственных зарядов, | плазменные двигатели, магнитогидродинамические электростанции. | ||
тут же восстанавливающих квазинейтральность. | 22 | Центральной задачей физики плазмы является проблема | |
10 | Свойства плазмы. Между плазмой и обычными газами имеется | управляемого термоядерного синтеза. Токамак (ТОроидальная КАмера | |
много общего, несмотря на то, что плазма является особой средой, | с МАгнитными Катушками) — это один из вариантов устройства, | ||
в которой существенную роль играют силы кулоновского | способного формировать долгоживущую горячую плазму высокой | ||
взаимодействия между заряженными частицами. Свойства газов. Если | плотности. При достижении определенных параметров плазмы в ней | ||
энергия взаимодействия между заряженными частицами в плазме | начинается термоядерная реакция синтеза ядер гелия из исходного | ||
является пренебрежимо малой в сравнении со средней кинетической | сырья — изотопов водорода (дейтерия и трития). При этом в | ||
энергией теплового движения, то можно считать, что плазма ведет | токамак-реакторе должно вырабатываться существенно больше | ||
себя, как идеальный газ, основным уравнением которого является | энергии, чем затрачивается на формирование плазмы. | ||
уравнение Менделеева-Клапейрона: pV=(m/M)RT , или Р=nkT. | Термин“токамак” был введён русскими физиками Е.В.Таммом и | ||
11 | Свойства плазмы. Плазма - смесь нескольких газов. По закону | А.Д.Сахаровым в 50х годах. Первый токамак был разработан под | |
Дальтона полное давление смеси равно сумме парциальных давлений | руководством академика Л.А.Арцимова в Институте атомной энергии | ||
p=p1+p2+p3+_+pn=(n1+n2+n3+_+nn)kT , где p = nkT Совокупность | им. И. В. Курчатова в Москве и продемонстрирован в1968 в | ||
частиц каждого из указанных ниже видов образует свой собственный | Новосибирске. В настоящее время токамак считается наиболее | ||
газ: нейтральных атомов или молекул, электронный газ, ионный | перспективным устройством для осуществления управляемого | ||
газ, фотонный газ. Смесью этих газов и является плазма. Если | термоядерного синтеза. Токамак представляет по сути полый тор | ||
температура компонентов плазмы одинакова, то плазма называется | (бублик), на который намотан проводник, образующий магнитное | ||
изотермической (чаще всего в космических условиях). Разные | поле. Основное магнитное поле в камере-ловушке, содержащей | ||
компоненты газоразрядной плазмы характеризуются различной | горячую плазму, создается тороидальными магнитными катушками. | ||
температурой. Температура электронного газа выше на порядок | 23 | Литература. 1. Арцимович Л.А. Элементарная физика плазмы. М, | |
температуры нейтрального газа. Температура же фотонного газа еще | Атомиздат, 1966. 2. Ерухимов Л.М. Ионосфера Земли как | ||
более высокая, чем электронного. Так , в газосветных трубках | космическая плазменная лаборатория, 1998 3. Мякишев Г. Я. Физика | ||
(реклама) температура электронов 40000К, а температура ионов не | 10 кл., М. Просвещение, 2004 4. Ораевский Н.В. Плазма на Земле и | ||
выше 2000К. В дуговом разряде различия температур компонентов | в космосе. К, Наукова думка, 1980. 5. Трубников Б. А., Введение | ||
меньше. | в теорию плазмы. М., 1969 6. http://ru.wikipedia.org 7. | ||
12 | Свойства плазмы. Энергия частиц и температура газа . Так как | www.posternazakaz.ru (фотографии). | |
«Плазма» | Плазма.ppt |
«Синтез плазмы» - Сооружение и инфраструктура ИТЭР. 6. Создание ИТЭР(ITER). Примерная стоимость 5 млрд. евро. Требования к энергетике. Место строительства: Кадараш, Франция. 3. Проектные параметры ИТЭР. Спасибо за внимание. 2. 1. Создание ТОКАМАКА. Срок строительства 8-10 лет. Содержание презентации. Схема ИТЭР(ITER).
«Физика атома» - Как ядерная энергия используется в медицине , технических устройствах , машинах ? Что дает данный проект? Участники – обучающиеся 11 класса. Самостоятельные исследования. Что привело к созданию ядерного оружия ? Учебные предметы : физика , информатика. Цель данного проекта. Дидактический материал. Почему мирный атом стал угрозой обществу ?
«Физика плазмы» - Характерный временной масштаб разделения зарядов. Плотность: Испарение. Плазма=квазинейтральный газ заряженных частиц. Низкотемпературная. Термобарьер. Характерные параметры лабораторной и космической плазмы. 2. Элементарные процессы в плазме. Движение заряженной частицы в открытой ловушке. Сравнение свойств плазмы, газа, твердого тела.
«Плазма» - Солнце, как и любая звезда, - огромный шар из плазмы. Свойства плазмы. Плазма. Проблема управляемого термоядерного синтеза. Электронная температура существенно превышает температуру ионов. Условия возникновения плазмы. Энергия частиц и температура газа. Солнце и ионосфера Земли. Виды плазмы. Генераторы низкотемпературной плазмы.
«Атомы» - Совместно с женой М. Склодовской-Кюри открыл (1898) полоний и радий. Французский физик. Явление, которое явилось ярким свидетельством сложного строения атома. Совместно с П. Кюри открыла (1898) химические элементы полоний и радий. Французский физик и химик. Впервые употребила термин «радиоактивность».
«Атомная физика» - Трудности теории Бора. Современная модель атома водорода. Порядковый номер Элемента №. Атомное ядро заряжено положительно. Объяснение опыта Резерфорда. Опыт Резерфорда. Электрон. Нейтрон. Медь. Как устроен атом по Резерфорду. Протон. Опыты резерфорда. Свинцовый контейнер. Протоны и нейтроны носят общее название нуклонов.