آیا شعله های آتش حاوی پلاسما هستند؟

مدیران انجمن: parse, javad123javad

ارسال پست
نمایه کاربر
rohamjpl

نام: Roham Hesami رهام حسامی

محل اقامت: فعلا تهران قیطریه بلوار کتابی 8 متری صبا City of Leicester Area of Leicestershire LE7

عضویت : سه‌شنبه ۱۳۹۹/۸/۲۰ - ۰۸:۳۴


پست: 1875

سپاس: 3351

جنسیت:

تماس:

آیا شعله های آتش حاوی پلاسما هستند؟

پست توسط rohamjpl »

پاسخ به این سوال پیچیده تر از آن چیزی است که اکثر افراد تصور می کنند. برخی از شعله ها حاوی پلاسما هستند و برخی شعله ها نه. برای پاسخ صحیح به این سوال، ابتدا باید دقیقاً منظورمان از "پلاسما" را تعریف کنیم. تعریف کتاب درسی از پلاسما گاز یونیزه شده است. "گاز یونیزه" به این معنی است که برخی از الکترون ها به طور کامل از اتم های سازنده گاز جدا شده اند. الکترون‌های به‌طور مؤثر آزاد دارای بار منفی هستند و اتم‌های یونیزه‌شده حاصل بار مثبت دارند. "یون" اتمی با تعداد نابرابر الکترون و پروتون است. این تعریف نقطه شروع خوبی است، اما به اندازه کافی دقیق نیست. هر گاز حاوی چند یون و الکترون آزاد شده است، اما هر گازی پلاسما نیست. باید در نقطه‌ای قطعی وجود داشته باشد که یون‌های کافی در گاز وجود داشته باشد که مانند پلاسما شروع به عمل کند.
شعله شمع
بیشتر شعله ها آنقدر داغ نیستند که به پلاسما تبدیل شوند
عمل کردن مانند پلاسما به چه معناست؟ پلاسما یک گاز یونیزه است که به امواج الکترومغناطیسی با فرکانس پایین مانند امواج رادیویی منعکس می شود. در یک سطح ابتدایی تر، پلاسما از میدان های الکتریکی محافظت می کند. پلاسما قادر به انجام این کار است زیرا به اندازه کافی الکترون های دارای بار منفی و یون های دارای بار مثبت به صورت محلی آزاد هستند و می توانند به روشی دوربرد و جمعی به یکدیگر متصل شوند. رفتار جمعی یون‌ها و الکترون‌ها به این معنی است که آنها می‌توانند به شدت به میدان‌های الکتریکی برخوردی واکنش نشان دهند و برای خنثی کردن این میدان‌ها حرکت کنند. بنابراین، تعریف دقیق‌تر پلاسما، گازی است که در آن الکترون‌ها و یون‌های آزاد شده کافی وجود دارد که به طور جمعی عمل می‌کنند. فاصله ای که یک میدان الکتریکی خارجی می تواند به ابری از ذرات باردار برسد با "طول Debye" مشخص می شود. هر چه تعداد اتم های یونیزه شده بیشتر باشد، نوسانات جمعی بارها قوی تر و طول دبای کوچکتر می شود. بنابراین دقیق‌ترین تعریف پلاسما، گاز یونیزه شده با یونیزاسیون کافی است که طول Debye به طور قابل توجهی کوچکتر از عرض ابر گاز است.
در شعله، یونیزاسیون اتم‌های هوا رخ می‌دهد، زیرا دما به اندازه‌ای بالاست که باعث شود اتم‌ها به یکدیگر برخورد کنند و الکترون‌ها را جدا کنند. بنابراین در شعله مقدار یونیزاسیون به دما بستگی دارد. (مکانیسم‌های دیگر می‌توانند منجر به یونیزاسیون شوند. به عنوان مثال، در صاعقه، جریان‌های الکتریکی قوی باعث یونیزاسیون می‌شوند. در یونوسفر، نور خورشید باعث یونیزاسیون می‌شود). شعله های آتش در دماهای پایین یونیزاسیون کافی برای تبدیل شدن به پلاسما ندارند. از سوی دیگر، شعله با دمای بالاتر در واقع حاوی الکترون‌ها و یون‌های آزاد شده کافی برای عمل کردن به عنوان پلاسما است.
به عنوان مثال، یک شمع مومی روزمره دارای شعله ای است که در دمای حداکثر 1500 درجه سانتیگراد می سوزد، که برای ایجاد یون های بسیار کم است. بنابراین شعله شمع پلاسما نیست. توجه داشته باشید که رنگ های قرمز-نارنجی-زرد پر جنب و جوشی که در شعله می بینیم از پلاسما بودن شعله ایجاد نمی شوند. در عوض، این رنگ ها توسط ذرات سوخت ناقص سوخته ("دوده") منتشر می شوند که آنقدر داغ هستند که مانند یک عنصر توستر برقی می درخشند. اگر اکسیژن کافی را به شعله پمپ کنید، احتراق کامل می شود و شعله قرمز-نارنجی-زرد از بین می رود. با در نظر گرفتن این موضوع، باید واضح باشد که شعله شمع با وجود اینکه پلاسما نیست، نور می‌تابد. بر خلاف شعله های شمع، مخلوط های سوزاننده خاصی از استیلن می توانند به 3100 درجه سانتیگراد برسند که طول دبای مربوط به آن 0.01 میلی متر است. بنابراین چنین شعله هایی پلاسما هستند (تا زمانی که شعله بسیار بزرگتر از 0.01 میلی متر باشد که معمولاً همینطور است). سایر شعله‌ها، از جمله شعله‌های آتش، اجاق‌های پروپان و فندک‌های سیگار، دمایی بین این دو حد دارند و بنابراین ممکن است پلاسما باشند یا نباشند. شعله های آتش روزمره مانند سوختن چوب، زغال چوب، بنزین، پروپان یا گاز طبیعی معمولاً آنقدر داغ نیستند که مانند پلاسما عمل کنند.hope I helped you understand the question. Roham Hesami, sixth
semester of aerospace engineering
smile072 smile072 رهام حسامی ترم ششم مهندسی هوافضاتصویر
smile260 smile016 :?:
تصویر

ارسال پست