Пламя содержит плазму

Ответ на этот вопрос сложнее, чем думает большинство людей.. Некоторые языки пламени содержат плазму, а некоторые нет.. Чтобы правильно ответить на этот вопрос, нам действительно нужно сначала строго определить, что мы подразумеваем под “плазма”. Хрестоматийное определение плазмы — это ионизированный газ.. “Ионизированный газ” означает, что некоторые электроны были полностью оторваны от атомов, составляющих газ.. Фактически свободные электроны заряжены отрицательно, а образовавшиеся ионизированные атомы в конечном итоге оказываются положительно заряженными.. An “ион” это атом с неодинаковым числом электронов и протонов. Это определение является хорошей отправной точкой., но это недостаточно точно. Каждый газ содержит несколько ионов и свободных электронов, и все же не всякий газ является плазмой. Должна быть какая-то точка отсечки, когда в газе будет достаточно ионов, чтобы он начал действовать как плазма..

Что значит действовать как плазма? Плазма — это ионизированный газ, отражающий низкочастотные электромагнитные волны, такие как радиоволны.. Описано на более базовом уровне, плазма экранирует электрические поля. Плазма способна на это, потому что достаточное количество отрицательно заряженных электронов и положительно заряженных ионов локально свободны и способны связываться друг с другом на больших расстояниях., коллективный путь. Коллективное поведение ионов и электронов означает, что они способны сильно реагировать на падающие электрические поля и двигаться, чтобы нейтрализовать эти поля.. Следовательно, более строгое определение плазмы — это газ, в котором достаточно свободных электронов и ионов, чтобы они действовали коллективно.. Расстояние, на которое внешнее электрическое поле может проникнуть в облако заряженных частиц, характеризуется “Длина Дебая”. Чем больше атомов ионизируется, тем сильнее коллективные колебания зарядов, и тем меньше дебаевская длина. Таким образом, самым строгим определением плазмы является ионизированный газ с достаточной ионизацией, так что дебаевская длина значительно меньше ширины газового облака..

В пламени, ионизация атомов воздуха происходит потому, что температура достаточно высока, чтобы заставить атомы сталкиваться друг с другом и отрывать электроны.. Следовательно, в пламени, степень ионизации зависит от температуры. (Другие механизмы могут привести к ионизации.. Например, в молнии, сильные электрические токи вызывают ионизацию. В ионосфере, солнечный свет вызывает ионизацию.) Суть в том, что пламя становится плазмой только в том случае, если оно становится достаточно горячим.. Пламя при более низких температурах не содержит достаточной ионизации, чтобы превратиться в плазму.. С другой стороны, пламя с более высокой температурой действительно содержит достаточно свободных электронов и ионов, чтобы действовать как плазма..

Например, обычная восковая свеча имеет пламя, которое горит при максимальной температуре 1,500 градусов Цельсия, что слишком мало, чтобы создать очень много ионов. Следовательно, пламя свечи не является плазмой.. Обратите внимание, что яркие красно-оранжево-желтые цвета, которые мы видим в пламени, не возникают из-за того, что пламя является плазмой.. Скорее, эти цвета излучаются не полностью сгоревшими частицами топлива. (“сажа”) настолько горячие, что светятся, как элемент электрического тостера. Если вы накачаете достаточно кислорода в пламя, сгорание становится полным и красно-оранжево-желтое пламя угасает. Имея это в виду, должно быть понятно, что пламя свечи излучает свет, даже если это не плазма. В отличие от пламени свечи, некоторые горючие смеси ацетилена могут достигать 3,100 градусов Цельсия, с соответствующей длиной Дебая 0.01 миллиметры, по данным Коалиции по науке о плазме. Следовательно, такое пламя является плазмой. (пока пламя намного больше, чем 0.01 миллиметры, что обычно бывает). Другое пламя, включая пламя костров, пропановые печи, и зажигалки, иметь температуру, которая находится где-то между этими двумя крайностями, и поэтому может быть, а может и не быть плазмой. Повседневное пламя, например, от горения древесины., древесный уголь, бензин, пропан, или природный газ обычно недостаточно горячи, чтобы действовать как плазма..

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