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等離子體的用途

物質原子內的電子在高溫下脫離原子核的吸引,使物質呈為正負帶電粒子狀態。     在日常生活中,我們會遇到各種各樣的物質.根據它們的狀態,可以分為三大類,即固體、液體和氣體.例如鋼鐵是固體,水是液體,而氧氣是氣體.任何一種物質,在一定條件下都能在這三種狀態之間轉變.以水為例,在一個標準大氣壓下,當溫度降到0℃以下時,水開始變成冰.而當溫度升到100℃時,水就會沸騰而變成水蒸氣.
       如果溫度不斷升高,氣體又會怎樣變化呢?科學家告訴我們,這時構成分子的原子發生分裂,形成為獨立的原子,如氮分子會分裂成兩個氮原子,我們稱這種過程為氣體分子的離解.如果再進一步升高溫度,原子中的電子就會從原子中剝離出來,成為帶正電荷的原子核和帶負電荷的電子,這個過程稱為原子的電離.當這種電離過程頻繁發生,使電子和離子的濃度達到一定的數值時,物質的狀態也就起了根本的變化,它的性質也變得與氣體完全不同.為區別于固體、液體和氣體這三種狀態,我們稱物質的這種狀態為物質的第四態,又起名叫等離子態.
         在茫茫無際的宇宙空間里,等離子態是一種普遍存在的狀態。宇宙中大部分發光的星球內部溫度和壓力都很高,這些星球內部的物質差不多都處于等離子態。只有那些昏暗的行星和分散的星際物質里才可以找到固態、液態和氣態的物質。
  
    就在我們周圍,也經??吹降入x子態的物質。在日光燈和霓虹燈的燈管里,在眩目的白熾電弧里,都能找到它的蹤跡。另外,在地球周圍的電離層里,在美麗的極光、大氣中的閃光放電和流星的尾巴里,也能找到奇妙的等離子態。
  
    等離子體有什么用處呢?噢!它的用途非常廣泛.從我們的日常生活到工業、農業、環保、軍事、宇航、能源、天體等方面,它都有非常重要的應用價值.
  
    一個重要的研究是高溫等離子體和受控熱核聚變反應:如果用物質中最輕的元素,如氫的同位素氘,形成一個攝氏幾千萬度的高溫等離子體,那么,這些原子核會發生核反應.結果會放出巨大的能量,科學家稱它為熱核聚變反應.氫彈就是這樣一個爆炸性的熱核聚變反應.但人類希望有一個慢慢放出能量并可以發電的熱核聚變反應,建造一個“人造小太陽”,然而,這個目標至今尚未實現.
  
    另一個重要應用是一些特殊的化學元素形成一個宏觀溫度并不高,但電子溫度可達到攝氏幾萬度的低溫等離子體,這時,物質間會發生特殊的化學反應,因此可用來研制新的材料.如在鉆頭等工具上涂上一層薄薄的氮化鈦來提高工具的強度、制造太陽能電池、在飛機的表面上涂一層專門吸收雷達波的材料可躲避雷達的跟蹤(即隱形飛機)……這些被稱為等離子體薄膜技術.
  
    另外,還可用等離子體脫掉煙塵中的硫、用等離子體照射種子來提高農作物的產量、研制大屏幕的等離子體電視機、研制等離子體火箭發動機到火星等遙遠的宇宙去旅行……等離子體的應用真是舉不勝舉。
  
    還有,等離子在醫學手術治療方面也受到重視,譬如近年來受大眾歡迎的等離子低溫消融手術--用來治療鼻炎,咽炎,打鼾等疾病。 等離子低溫消融手術的原理是使電極和組織間形成等離子薄層,層中離子被電場加速,并將能量傳遞給組織,在低溫下(40oC―70oC)打開細胞間分子結合鍵,使靶組織中的細胞分解為碳水化合物和氧化物造成病變組織液化消融,稱為等離子(不是熱效應),從而達到靶組織體積減容的效果。

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