Maddenin hallerini katı, sıvı ve gaz olarak sınıflandırmıştık. Şimdi maddenin dördüncü halini inceleyelim. Adını sık duymasanız da Evren’de maddenin en sık karşılaşılan hali plazmadır. Plazma bir gazın enerji verilerek iyonlaştırılmasıdır. Normalde atomlarda elektronlar atom çekirdeğine bağlıdırlar, atom bir bütün halinde hareket eder. İyonlaştırmak elektronlarla atom çekirdeği arasındaki bağın koparılmasıdır. Plazmada iyonlar (elektronu koparılmış atomlar) ve serbest elektronlar birbirlerinden bağımsız hareket eder. Artı yüklü iyonlarla eksi yüklü elektronların sayıları hemen hemen aynıdır.
Aşağıdaki resimde bir gazın atomlarında, atom çekirdeğinin etrafında elektronların hareket ettikleri görülüyor. Gazda elektronlar atom çekirdeğine bağlıdır.
Aşağıdaki resimde ise plazma halinde atom çekirdeğinden koparılmış elektronların ve iyonların (eksilmiş elektronlu atomların) rastgele doğrultularda serbestçe hareket ettikleri görülüyor.
Plazma genellikle bir gazı, elektronları atom çekirdeğinden kurtulmaya yeterli enerji kazanıncaya kadar ısıtarak elde edilir. Ayrıca lazerlerle ve şiddetli elektromanyetik alanlar kullanılarak da elde edilebilir.
Plazmanın özellikleri nelerdir?
- Yüklü parçacıklardan oluştuğu için elektrik alandan ve manyetik alandan etkilenir. Ayrıca iletkendir, elektriği iyi iletir. Oysa gazların çoğu yalıtkandır, elektriği iyi iletmez.
- Tıpkı gaz gibi belirli bir şekli ve hacmi yoktur.
- Maddenin bu halinde kimyasal tepkimeler gaz halindekine göre daha hızlı gerçekleşir.
- Plazmadaki iyonlar ve elektronlar hareket ettikleri için manyetik alan oluşturabilirler.
- Manyetik alanda hapsedilebilirler. Nükleer füzyon araştırmalarında bilim insanları milyonlarca derece sıcaklıktaki plazmayı manyetik alanları kullanarak kontrol edebiliyor.
- Manyetik alana maruz bırakıldığında ipliksi ya da katmanlı şekiller oluşturabilir. Aşağıdaki plazma topu resminde olduğu gibi.
Plazma örnekleri
Günlük hayatımızda çok sık görmesek de maddenin dördüncü hali çeşitli şekillerde karşımıza çıkabilir.
- Şimşek ve yıldırım
- Auroralar – Aurora borealis (kuzey ışıkları) ve aurora australis (güney ışıkları)
- Neon lambalar
- Floresan lambalar
- Güneş rüzgarları
- Kaynak makinelerinin ürettiği arklar
- Dünya’nın iyonosferi
- Yıldızlar (elbette Güneş de bir yıldız)
- Kuryuklu yıldızların kuyruğu
- Yıldızlar arası gaz bulutları
- Nükleer patlamanın oluşturduğu alev topu
- Tesla bobini
Plazma nerede kullanılır?
- Plazma televizyonlarda
- Sanayide kesme, ergitme ve kaynak yapımında
- Otomobillerde Pulstar bujileri yakıt hava karışımını plazma haline getirerek daha verimli yanmasını sağlar.
- Plazma yakıtlı uzay roketleri tasarlanıyor.
Plazmanın kökeni
Plazma kelimesi Yunanca jel ya da şekillendirilebilir malzeme anlamına gelir.
1879’da Sir William Crookes, Crookes katot ışını tüpü deneyinde gördüğü “ışık yayan madde”yi ilk fark eden bilim insanı olmuştur. İngiliz fizikçi Sir J.J. Thomson’un katot tüpüyle yaptığı deneyler atomun artı ve eksi yüklü parçacıklardan oluştuğunu iddia eden bir atom modeli önermesini sağlamıştır. Bu terimi ilk kez 1928’de kimyacı Irving Langmuir kullanmıştır, buluşuyla da 1932’de Nobel Kimya Ödülünü almıştır.
Plazmalar ile ilgili MEB ve EBA Kazanım Testleri
Kaynaklar: