Проект "Плазма четвертое состояние вещества"

Плазма четвёртое агрегатное состояние вещества

Цель работы: Создание информационного мини проекта по теме: Плазма четвертое агрегатное состояние

Решая задачи:

1) собрать информацию по теме «Плазма четвёртое агрегатное состояние вещества» используя ресурсы библиотеки СТОТИС и интернет-ресурс.

с учетом интеграции физики, физической культуры и сварочного производства

мною создан информационный проект «Плазма четвёртое агрегатное состояние вещества» который был рекомендован для выступления на конференции в техникуме

А все ли мы знаем о плазме?

Поиск новых знания связанных с использованием плазмы в различных сферах деятельности человека обосновал, почему выбранная тема заслуживает внимания и почему её изучение может дать ценные результаты

Объект описания

Плазма – четвертое состояние вещества

Предмет описания

Свойства и применение плазмы

В физике и сварочном производстве важны три агрегатных состояния вещества: твёрдое, жидкое и газообразное

Твёрдое состояние играет важную роль, так как металл в этом состоянии препятствует сближению атомов поверхностей соединяемых деталей при сварке. Атомы прочно удерживаются в узлах кристаллической решётки и малоподвижны

Жидкое состояние вещества важно, так как расплавленный металл образует сварочную ванну, которая обеспечивает соединение деталей.

Газообразное состояние вещества также важно, так как защитные газы создают инертную или активную атмосферу вокруг сварочной дуги и ванны, предотвращая контакт жидкого металла с воздухом

Что такое плазма?

Плазма — это частично или полностью ионизированное состояние вещества, которое часто называют «четвертым агрегатным состоянием»

Корректно применить к пламени термин «агрегатное состояние» невозможно, так как это не одно вещество, а среда, в которой множество разных веществ постоянно реагируют

Однако иногда в научной литературе пламя относят к «холодной/низкотемпературной плазме», поскольку, по существу, оно представляет собой газ, состоящий из термически ионизированных частиц с небольшой величиной заряда

Сравнивая газ и плазму мною выявлено отличие в

• Электропроводности

• Взаимодействии с магнитным и электрическим полем

• Влиянием структурных частиц друг на друга

• Создаваемым излучением

Условия образования плазмы

Нагрев до высокой температуры

Воздействие электромагнитного излучения

Электрический разряд:

!!! Важно отметить, что не всякий ионизированный газ является плазмой. Для того чтобы газ считался плазмой, степень ионизации должна быть достаточно высокой, чтобы коллективные взаимодействия заряженных частиц оказывали существенное влияние на его свойства

Плазма в физике

Плазма в жизни человека

⦁ Плазменные экраны (хотя и вытеснены LED-технологиями) использовали газ, превращенный в плазму для подсветки пикселей. Плазменные лампы, часто используемые как декоративный элемент.

⦁ Люминесцентные лампы (частично): Хотя люминесцентные лампы не являются полностью плазменными, они используют разряд в газе для создания ультрафиолетового излучения, которое затем преобразуется в видимый свет с помощью люминофора.

⦁ Плазменная резка: Высокотемпературная плазма используется для резки различных материалов, включая металлы, стекло и пластик. Плазменная резка обеспечивает высокую точность и скорость.

⦁ Плазменное напыление: Плазма используется для нанесения тонких покрытий на различные поверхности. Эти покрытия могут улучшать износостойкость, коррозионную стойкость и другие свойства материалов.

⦁ Плазменная сварка: Плазменная сварка используется для соединения различных материалов, обеспечивая высокую прочность и качество сварного шва.

⦁ Плазменная обработка поверхности: Плазма используется для модификации поверхностных свойств материалов, например, для повышения адгезии или изменения смачиваемости.

⦁ Плазменная стерилизация — эффективный метод уничтожения бактерий и вирусов на медицинских инструментах.

⦁ Лечение ран: Плазма используется для лечения хронических ран и кожных заболеваний.

⦁ Стоматология: Плазма применяется для отбеливания зубов и других стоматологических процедур.

⦁ Плазма может использоваться для уничтожения опасных отходов, превращая их в безопасные вещества.

⦁ Производство энергии: Термоядерный синтез, основанный на реакции слияния ядер в высокотемпературной плазме, рассматривается как перспективный источник энергии будущего.

⦁ Аэрокосмическая промышленность: Плазменные двигатели используются для коррекции орбиты спутников.

Плазма в сварке

В плазменной сварке используется струя плазмы, нагретой до очень высокой температуры (до 25 000°C и выше). Эта струя создается путем пропускания газа (обычно аргона, гелия или их смеси) через электрическую дугу, которая образуется между электродом (вольфрамовым) и соплом плазмотрона. Дуга ионизирует газ, превращая его в плазму. Сопло плазмотрона фокусирует струю плазмы, создавая концентрированный источник тепла. Этот источник тепла плавит основной металл и присадочный материал (если он используется), образуя сварное соединение.

Существуют два основных вида плазменной сварки:

⦁ Сварка плазменной дугой: В этом методе плазма используется непосредственно для нагрева и плавления свариваемых кромок.

⦁ Сварка микроплазменной дугой: Этот метод использует меньший ток и более концентрированную дугу, что позволяет сваривать тонкие материалы с высокой точностью.

Преимущества плазменной сварки:

Высокая скорость сварки Высокое качество сварного шва Возможность сварки различных материалов

Влияние плазмы на спорт пока что весьма ограничено и в основном связано с двумя аспектами:

1. Медицина в спорте:

⦁ Лечение травм: Плазмотерапия, или PRP-терапия (Platelet-Rich Plasma), используется для ускорения заживления спортивных травм. Этот метод заключается в инъекции пациенту его собственной плазмы, обогащенной тромбоцитами, которые способствуют регенерации тканей. Плазмотерапия может применяться для лечения повреждений мышц, сухожилий, связок и суставов. В спорте эта процедура достаточно популярна, но ее эффективность все еще изучается, и однозначного консенсуса в медицинском сообществе пока нет.

2. Производство спортивного инвентаря:

⦁ Обработка поверхностей: Плазменные технологии могут применяться для модификации поверхности спортивного инвентаря, например, для улучшения его износостойкости, аэродинамических свойств или сцепления с поверхностью. Например, плазменное напыление может использоваться для нанесения специальных покрытий на лыжи или сноуборды. Однако, это применение плазмы пока не так распространено, как в других отраслях.

Заключение

Плазма, часто называемая "четвертым состоянием вещества", представляет собой увлекательную и динамичную область исследований с широким спектром применений, затрагивающих как фундаментальные научные вопросы, так и повседневную жизнь человека. От явлений космического масштаба, таких как звезды и северное сияние, до технологических процессов, таких как сварка, резка и обработка материалов, плазма демонстрирует свою универсальность и потенциал.

Несмотря на то, что плазма — наиболее распространенное состояние вещества во Вселенной, ее применение на Земле продолжает развиваться. Дальнейшие исследования в области физики плазмы обещают новые открытия и инновационные технологии, включая термоядерный синтез как потенциальный источник чистой энергии, передовые методы в медицине и новые материалы с улучшенными свойствами. Понимание свойств и поведения плазмы — ключ к раскрытию тайн Вселенной и к решению важных технологических задач будущего.