Plasma là gì? Tính chất cũng như các yếu tố ảnh hưởng của Plasma trong tự nhiên như thế nào? Tất cả những câu hỏi này sẽ được chúng tôi “bật mí” trong bài viết dưới đây. Bạn đọc hãy theo dõi ngay nhé!
Tóm tắt
Plasma là gì?
Từ trước đến nay nhiều người luôn cho rằng chỉ có 3 trạng thái vật chất đó là rắn, lỏng và khí. Nhưng đây là một sai lầm, trên trái đất có có một trạng thái vật chất khác là trạng thái Plasma, nhưng nó ít được nhắc tới nên ít người biết. Plasma chính là một trạng thái cơ bản của vật chất, nó được mô tả lần đầu tiên bởi nhà hóa học Irving Langmuir trong những năm 1920. Nó chính là 1 loại khí của các ion. Hay nói cách khác nó chính là các nguyên tử đã loại bỏ 1 số electron tự do trong quỹ đạo của chúng.
Plasma mô tả hành vi của các electron và các hạt nhân nguyên tử bị ion hóa trong khu vực xung quanh. Mỗi hạt nhân này đều được treo lơ lửng bên trong 1 biển electron di động.
Ngoài ra, một cách tạo ra Plasma khác theo cách nhân tạo là đốt nóng 1 loại khí trung tính. Hoặc là bạn đặt vào 1 trường điện từ mạnh để chất khí đó bị ion hóa và có thể dẫn điện. Kết quả các ion và electron tích điện đều bị ảnh hưởng bởi các trường điện từ tầm xa. Điều này làm cho động lực học của chúng nhạy với trường điện hơn so với khí trung tính.
Tính chất Plasma là gì?
Tính chất của khí Plasma không giống với các trạng thái khác. Sự chuyển đổi của chúng chủ yếu là vấn đề danh pháp và đều có thể giải thích. Dựa trên mật độ cũng như nhiệt độ của môi trường Plasma, các dạng sẽ bị ion hóa 1 phần hoặc là toàn phần. Ví dụ dấu hiệu sét hoặc neon là các Plasma bị ion hóa 1 phần. Tầng điện ly của trái đất sẽ là 1 Plasma. Từ quyển sẽ chứa Plasma trong môi trường ở không gian xung quanh trái đất. Còn phần lõi của mặt trời chính là ví dụ về Plasma bị ion hóa hoàn toàn.
Plasma là 1 môi trường trung tính về điện dương và âm không liên kết với nhau. Có nghĩa là điện tích tổng thể của Plasma gần như là bằng không. Các hạt này không liên kết với nhau nhưng chúng không tự do trong lực. Chúng chuyển động tạo ra trong từ trường. Và bất kỳ chuyển động nào của Plasma tích điện đều bị ảnh hưởng bởi các trường tích điện khác.
Yếu tố xác định Plasma
Plasma chính là dạng vật chất thông thường nhất của vũ trụ. Giả thuyết này dựa theo sự tồn tại và các đặc tính chưa biết của vật chất tối. Hiện nay Plasma chủ yếu liên quan đến các ngôi sao, các vùng thiên hà và những môi trường nội bào hiếm gặp.
– Plasma xấp xỉ: Được áp dụng khi tham số Plasma đại diện cho lượng hạt mang điện của quả cầu Debye. Bán kính sẽ là chiều dài sàng lọc Debye được bao quanh 1 hạt tích điện đã cho. Và nó đủ cao để che chắn các ảnh hưởng tĩnh điện của hạt bên ngoài quả cầu.
– Tương tác hàng loạt: Thời lượng sàng lọc Debye ngắn hơn so với kích thước vật lý của Plasma. Yếu tố này có nghĩa là các tương tác trong Plasma quan trọng hơn là các cạnh của nó. Nơi mà các hiệu ứng biên có thể diễn ra. Và khi tiêu chí này được thỏa mãn thì Plasma là quasi neutral.
– Tần số: Tần số của Plasma điện tử lớn hơn so với tần số va chạm trung hòa sinh ra do dao động các electron của Plasma. Khi gặp điều kiện hợp lệ thì các tương tác tĩnh điện sẽ chiếm ưu thế hơn trong các quá trình động học khí thông thường.
Ảnh hưởng của nhiệt độ
Nhiệt độ trong Plasma được đo bằng Electron Volts hoặc Kelvin. Đây chính Là thước đo động năng nhiệt trên mỗi hạt. Yếu tố cần thiết để duy trì sự ion hóa chính là nhiệt độ cao. Mức độ ion hóa sẽ được xác định bởi nhiệt độ electron so với năng lượng ion hóa. Và được thể hiện bằng phương trình Saha.
Ở nhiệt độ thấp, các electron và ion có xu hướng kết hợp lại thành các trạng thái bị ràng buộc với nhau và các nguyên tử Plasma cuối cùng thì sẽ trở thành chất khí.
Ion hóa 1 phần và ion hóa hoàn toàn
Plasma có thể tồn tại được thì sự ion hóa là điều cần thiết. Mức độ ion hóa của Plasma chính là tỷ lệ các nguyên tử bị mất đi hoặc là thu được electron. Nó được kiểm soát bởi nhiệt độ ion – ion và electron – ion so với tần số va chạm trung hòa electron.
Trong Plasma thì tần số va chạm electron – ion Vei sẽ lớn hơn so với tần số va chạm trung tính của electron Ven. Chính vì vậy, mức độ ion hóa yếu thì tần số va chạm electron – ion có thể sẽ bằng tần số va chạm trung tính electron. Đây là giới hạn tách Plasma ra khỏi ion hóa 1 phần hoặc là toàn bộ.
Plasma nhiệt và không nhiệt
Dựa trên nhiệt độ tương đối của các ion, electron và neutrals, Plasma được phân chia thành loại nhiệt và không nhiệt hay còn được gọi là Plasma lạnh.
Plasma nhiệt sẽ có các electron và các hạt nặng ở cùng nhiệt độ, chúng sẽ ở trạng thái cân bằng nhiệt với nhau.
Còn mặt khác, các Plasma không phải là khí bị ion hóa cân bằng thì sẽ có 2 ngưỡng nhiệt độ. Các ion và neutrals thường ở nhiệt độ thấp, có thể là nhiệt độ phòng. Còn các electron sẽ nóng hơn nhiều. Và loại Plasma không phổ biến nữa đó là khí hơi thủy ngân trong đèn huỳnh quang. Trong đó, khí điện tử có thể đạt tới nhiệt độ 10.000 Kelvins. Còn phần còn lại của khí lại chỉ ở trên nhiệt độ phòng. Chính vì vậy, bóng đèn khi hoạt động ta có thể chạm tay mà không bị bỏng.
Một trường hợp bất thường khác nữa là Plasma không nghịch đảo. Nhiệt độ rất cao sẽ được tạo ra, nhưng các ion nóng hơn nhiều so với điện tử.
Trong y tế thì Plasma được sử dụng trong công nghệ tiệt trùng như nồi hấp tiệt trùng y tế.
Ứng dụng của Plasma
Hiện nay Plasma được ứng dụng nhiều trong việc điều trị các vết thương cấp tính như vết mổ, vết bỏng, các vết thương mới hoặc là các vết thương mạn tính như loét đái tháo đường, loét do nằm lâu, loét do tì đè,…
Plasma còn được ứng dụng trong da liễu để điều trị chàm, nấm, chữa mụn trứng cá và điều trị sau các cuộc phẫu thuật thẩm mỹ, làm đẹp,…
Plasma còn được sử dụng để làm lành các vết thương. Bởi trong quá trình liền vết thương thì các vết thương mạn tính thường bị ảnh hưởng nhiều bởi bị viêm nhiễm khiến vết thương lâu liền. Hiện nay cũng có rất ít phương pháp loại bỏ được màng sinh học và bên cạnh đó vấn đề kháng sinh lại đang là một trong những thách thức lớn. Nhưng sau những thử nghiệm lâm sàng sử dụng tia Plasma lạnh thì nó có thể diệt khuẩn rất tốt, sau khi được nghiên cứu rộng rãi thì đã chứng minh được hiệu quả của nó trên lâm sàng.
Ngoài ra bởi tính chất vật lý nên khả năng hình thành kháng khuẩn là điều không xảy ra. Ở nhiều nước trên thế giới việc sử dụng thiết bị Plasma lạnh đã vượt qua thử nghiệm lâm sàng.
Như vậy, qua những thông tin bên trên mong rằng bạn đọc đã hiểu rõ được trạng thái Plasma là gì, tính chất và ứng dụng của Plasma hiện nay. Nếu như còn băn khoăn nào khác, hãy liên hệ ngay cho chúng tôi nhé!
