Plazma Gazı Nedir

Plazma Gazı Nedir
Fizikte çok güçlü bir iyonlaşma sağlayacak kadar yüksek bir sıcaklığa getirilen gaza verilen ad.
Plazma, moleküllerle ya da sıcaklık ne kadar yüksek olursa o kadar ender bulunan iyonlaşmamış atomlarla dengede olan bir iyonlar ve elektronlar bütünüdür. Çoğunlukla maddenin dördüncü hali olarak kabul edilir. Plazmayı üç büyüklük niteler: Sıcaklık, yoğunluk ve basınç. Sıcaklık, flüorışıl tüplerdeki elektrik kıvılcımlarıyla elde edilen birkaç yüz derece ile Güneş ve yıldızların iç sıcaklığı olan milyonlarca derece arasında değişir. Sıcaklık ısıl çalkantı hızına ve dolayısıyla taneciklerin kinetik enerjisine bağlı olduğundan, plazmaların sıcaklıkları çoğunlukla enerji birimi olan kiloelektronvolt cinsinden belirtilir: 1 keV, l,16xlOrK’e denktir.

Plazma yoğunluğu, birim hacimdeki toplam tanecik sayısıdır (n, yük taşıyıcıların yoğunluğu ile yüksüz moleküllerin yoğunluğunun toplamıdır). Bu yoğunluğa Güneş merkezinde m3’te 5.103’ tanecik olarak değer biçilmiştir. Basmç, P = ~ bağıntısı ile hesaplanır; R, ideal gazların molar sabiti (R = 8,31 j/K-mol), V de plazmanın ortalama kütlesinin yoğunluğuna bölünmesiyle elde edilmiş molar hacmidir. En hafif elementler dışında, plazmanın ortalama molar kütlesi yaklaşık 2’dir: gerçekten de atom kütlesi A olan bir atomun bütünüyle iyonlaşması, beraberinde 1 çekirdeğin ve ^ ’ye
eşit sayıda elektronun oluşumunu getirir. Dolayısıyla ortalama atom ağırlığı A: ^ = 2 olur. Tek bir elektronu olan hidrojen için ortalama atom ağırlı | ‘dir. Yukardaki bağıntıyı
uygulayarak elde edilen basınç yirmi, otuz ile birkaç milyar atmosfer arasında değişir. İyonlaşma derecesini sabit düzeyde tutmak için, önemli ışınımların ve moleküllerin, çeperler« çarpmasının yol açtığı yitimleri denkleştirmek amacıyla plazmaya çok mik tarda enerji sağlamak gerekir. Plazma, çok iyi bir elektrik iletkenidir Magnetik alanlar, devinen bütün taneciklere olduğu gibi plazmaya da etkir. Dolayısıyla, katı çeper olmaksızın (çok olağanüstü yüksek sıcaklıklara dayanamazlar), bir plazma sütunu, çeperleri alanın kuvvet çizgilerinden oluşmuş “magnetik bir şişe”de korunabilir (Çiz.l).

Magnetik indüklenme, özellikle yüksek olmalıdır. Sm3’te, 1017 taneciktik bir yoğunluk ve 100 keVluk bir sıcaklık için, B indüklemesi 127 teslaya eşit olmalıdır.

PLAZMALARIN ÜRETİMİ

Plazma üreteçleri, içlerinde bir gazın, sıcaklığı yükseltilerek ya da elektro-magnetik bir ışınımın etkisi sayesinde iyonlaştınldığı aygıtlardır.

Elektrik arkı bir plazma üretecinde, bir katot,anot tarafından çekilen elektronlar yayar. Gaz bu elektrotlar arasından geçerken iyonlaşır ve bu biçimde bir boruya yollanır. Serbest arklı üreteçlerde, püsküren gaz serbestçe yayılabilir; sabit arklı üreteçlerde (Çiz. 2) gaz, belirli bir hacme girmeye zorlanır.
İndüklemeli-boşalımlı bir plazma üretecinde, uygun bir akımın katettiği bir sarmal, plazmada akımların oluşmasını sağlayan bir magnetik alan üretir. Magnetik alanın yüksüz gazların atomları üstünde etkili olmamasından ötürü iyonlaşmayı hızlandırmak amacıyla, grafit ya da tungsten gibi sıcaklığa dayanıklı bir cisim katılır; bu cisimde oluşturulan akımlar, cismi iyonlaşmaya yol açacak elektronları yayacak yeterlikte ısıtırlar. İçindeki akışkanın hızının öncekilere oranla daha düşük olduğu üreteçlere plazmalı i rın adı verilir (Çiz. 3).
PLAZMALARIN ÖNEMİ

Madde, Güneş ve yıldızlarda plazm halinde bulunur. Bu yıldızlardaki çc yüksek sıcaklıkların etkisiyle, çok bi yük bir enerji yayınımım beraberine sürükleyen nükleer kaynaşma tepk meleri oluşur; bu tepkimeler Beti çevrimini ya da proton-proton zindı ni izleyerek gerçekleştirirler. Bu te] kimeler şu denklemle gösterilir;

4 İH – 2He + 2 °e + enerji Güneş ve yıldızlarda erişilen, 10-5 milyon derecelik sıcaklıklarda bu ziı cirleme tepkimeler ancak yavaş b çimde gelişirler; ama termonüklee bir bombada oluşturulan plazmadi sıcaklık bölgesel olarak, D (döteryum-trityum) ve DD (döteryun döteryum) tepkimelerinin başlama; ve sürmesini sağlayacak değerler erişirler.

UYGULAMA ALANLARI

Elektrik arkıyla erişilebilecek en yüksek sıcaklık olan 6 000 K yerme, plazma yardımıyla 20 000 K gibi çok yül sek sıcaklıklara erişme olanağı, çeşit işlemler ve kimyasal tepkimeler içi kullanılmaktadır. Böylelikle ergitinler, lehimler, sıcaklığa dayanıklı c simlerin kesimleri sağlanır, asetileı hidrosiyanür asiti gibi bazı kimyasal maddelerin bireşimi gerçekleştirilir Termonükleer kaynaşma ilkesine d£ yanan reaktörler gerçekleştirme için, önce bir plazma üretmek ve bunu tepkime boyunca korumak gerekil Uygulamalı, nükleer araştırmanın h< deflerinden biri de budur. Sözgelin döteryum, tritrum ve lityumla beslenen bir reaktör, nötronlar, helyun trityum ve enerji üretecektir. Helyun yemden yönlendirilen trityumdan e de edilir. Sistemin kararlı bir düzen sahip olması için, seçilmiş belli say da taneciği istenildiği gibi katmayı v çıkarmayı bilmek gerekir. Enerji dengesi karmaşıktır .

Yorum yazın