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为什么说等离子态是物质第四态

火烧 2016-11-13 01:06:56 1039
在通常的温度和压强条件下,我们看到的物质总是以气态、液态或固态的形态出现。水就是典型的例子,水是液态,在0℃时,水会变成固态——冰,而在100℃时,水又会转变成气态——水蒸气。气态、液态和固态是物质存在的三种状态,它们之间的互相转化是在常温、常压下发生的。

在通常的温度和压强条件下,我们看到的物质总是以气态、液态或固态的形态出现。水就是典型的例子,水是液态,在0℃时,水会变成固态——冰,而在100℃时,水又会转变成气态——水蒸气。气态、液态和固态是物质存在的三种状态,它们之间的互相转化是在常温、常压下发生的。

如果从物质的微观结构上看,我们可以按组成物质的粒子,如原子、分子和离子的排列是否有次序,来区分物质的三态。组成固体的物质粒子排列成整整齐齐的“格子”,每个粒子在“格子”的顶角上稍微有点“坐立不安”,这种状态是最有次序的状态。如果给固体加热,处于“格子”顶角上的粒子从外界获得能量以后,变得更不安分,甚至开始从顶角逃离,于是固态就变成了排列次序较差的液态。同样,当继续对液体加热到—定温度时,几乎所有的粒子都变成“自由自在”的粒子,原来的排列次序不复存在,于是出现了最没有次序的气态。

这里,自然可以提出一个问题:当我们继续对气体加热时,气态会不会转化为新的状态呢?实验证明,当温度达到几千摄氏度以上时,气体原子中的电子也会摆脱原子核的束缚而变成自由电子,而原子则因失去电子而变成带正电的离子,这个过程称为电离。电离以后的气体已经不是原来的气体了,虽然它们都处于电中性状态,但是,电离使原来中性的气体原子的有序度(尽管这种有序比固态、液态差)又一次受到破坏,而且电离以后气体的基本成分是电子、离子和中性原子,因此这种状态不能归入前面提到的三态,而是物质的第四态,它被称为等离子态。通常气体中分子、原子不停地做杂乱无章的热运动,而在等离子态的气体中,电子还会呈现出一种集体来回振荡的运动,特别是把等离子态气体放在磁场中时,这种振荡会受到磁场的影响和支配,这些都是等离子态气体与一般气体的主要区别。

地球附近温度较低,不具备产生等离子态的条件,但在特定条件下,地球上也能产生等离子体,如夏天产生雷电时,就是空气被电离以后产生的等离子态气体发出的光亮;街头上五彩缤纷的霓虹灯色彩也是等离子体产生的。

宇宙中有99.9%以上的物质处于等离子态,太阳就是一个灼热的等离子体火球。因此,等离子态是物质存在的又一种普遍形态,而人类则幸运地生存在仅剩的不到0.1%的非等离子态的地球上。

关键词:固态 液态 气态 等离子态 电离

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