Ĉu flamoj enhavas plasmon

La respondo al ĉi tiu demando estas pli komplika ol multaj homoj pensas. Iuj flamoj ja enhavas plasmon kaj iuj flamoj ne. Por ĝuste respondi ĉi tiun demandon, ni vere devas unue strikte difini, kion ni celas per “plasmo”. Lernolibrodifino de plasmo estas jonigita gaso. “Jonigita gaso” signifas, ke iuj elektronoj estis plene deŝiritaj de la atomoj kiuj konsistigas la gason. La efike liberaj elektronoj estas negative ŝargitaj kaj la rezultaj jonigitaj atomoj finas pozitive ŝargitaj. An “jono” estas atomo kun neegala nombro da elektronoj kaj protonoj. Ĉi tiu difino estas bona deirpunkto, sed ĝi ne estas sufiĉe ekzakta. Ĉiu gaso enhavas kelkajn jonojn kaj liberigitajn elektronojn, kaj tamen ne ĉiu gaso estas plasmo. Devas je iu detranĉo, kie estas sufiĉe da jonoj en la gaso, ke ĝi komencas agi kiel plasmo.

Kion signifas agi kiel plasmo?? Plamo estas jonigita gaso kiu estas reflekta al malaltfrekvencaj elektromagnetaj ondoj kiel radiondoj. Priskribite sur pli baza nivelo, plasmo ŝirmas elektrajn kampojn. Plamo povas fari tion ĉar sufiĉe da negative ŝargitaj elektronoj kaj pozitive ŝargitaj jonoj estas loke liberaj kaj kapablas ligi unu al la alia longdistance., kolektiva maniero. La kolektiva konduto de jonoj kaj elektronoj signifas, ke ili kapablas forte respondi al okazantaj elektraj kampoj kaj moviĝi por nuligi ĉi tiujn kampojn.. Tial, pli strikta difino de plasmo estas gaso kie estas sufiĉe da liberigitaj elektronoj kaj jonoj ke ili agas kolektive. La distanco kiun ekstera elektra kampo povas atingi en nubon de ŝarĝitaj partikloj estas karakterizita per la “Debye longeco”. Ju pli da atomoj estas jonigitaj, des pli fortaj la kolektivaj osciladoj de la ŝargoj, kaj des pli malgranda la Debye-longo. La plej strikta difino de plasmo estas tial jonigita gaso kun sufiĉe da jonigo ke la Debye-longo estas signife pli malgranda ol la larĝo de la gasnubo..

En flamo, jonigo de la aeratomoj okazas ĉar la temperaturo estas sufiĉe alta por igi la atomojn frapi unu en la alian kaj forŝiri elektronojn.. Tial, en flamo, la kvanto de jonigo dependas de la temperaturo. (Aliaj mekanismoj povas konduki al jonigo. Ekzemple, en fulmo, fortaj elektraj kurentoj kaŭzas la jonigon. En la jonosfero, sunlumo kaŭzas la jonigon.) La fundo estas, ke flamo nur fariĝas plasmo se ĝi sufiĉe varmegas. Flamoj ĉe pli malaltaj temperaturoj ne enhavas sufiĉe da jonigo por iĝi plasmo. Aliflanke, pli alta temperatura flamo ja enhavas sufiĉe da liberigitaj elektronoj kaj jonoj por funkcii kiel plasmo.

Ekzemple, ĉiutaga vaksa kandelo havas flamon, kiu brulas je maksimuma temperaturo de 1,500 celsiaj gradoj, kiu estas tro malalta por krei tre multajn jonojn. Kandela flamo do ne estas plasmo. Notu, ke la viglaj ruĝ-oranĝ-flavaj koloroj, kiujn ni vidas en flamo, ne estas kreitaj de la flamo estanta plasmo.. Prefere, ĉi tiuj koloroj estas elsenditaj per nekomplete bruligitaj eroj de fuelo (“fulgo”) kiuj estas tiel varmaj ke ili brilas kiel elektra panrostila elemento. Se vi pumpas sufiĉe da oksigeno en flamon, la brulado fariĝas kompleta kaj la ruĝa-oranĝa-flava flamo foriras. Kun ĉi tio en menso, estu klare, ke kandela flamo eligas lumon kvankam ĝi ne estas plasmo. Kontraste al kandelaj flamoj, certaj brulantaj miksaĵoj de acetileno povas atingi 3,100 celsiaj gradoj, kun rilata Debye-longo de 0.01 milimetroj, laŭ la Koalicio por Plasma Scienco. Tiaj flamoj estas do plasmoj (tiel longe kiel la flamo estas multe pli granda ol 0.01 milimetroj, kio estas kutime la kazo). Aliaj flamoj, inkluzive de flamoj de bivakfajroj, propanaj fornoj, kaj fajriloj, havas temperaturojn kiuj kuŝas ie inter ĉi tiuj du ekstremoj, kaj tial povas aŭ ne povas esti plasmo. Ĉiutagaj flamoj kiel de la brulado de ligno, lignokarbo, benzino, propano, aŭ tergaso estas tipe ne sufiĉe varmaj por agi kiel plasmo.

Kredito:https://wtamu.edu/~cbaird/sq/2014/05/28/do-flames-contain-plasma/