Có bốn trạng thái của vật chất: rắn, lỏng, khí và plasma. Ví dụ, một chất khí có thể được tạo thành từ các nguyên tử riêng lẻ (như khí quý neon) hoặc các phân tử nguyên tố như oxy bao gồm nhiều loại nguyên tử. Các nguyên tử hoặc phân tử đã bị loại bỏ một hoặc nhiều điện tử quỹ đạo (hoặc, trong một số trường hợp hiếm hoi, thêm một điện tử nữa) và các điện tử tự do kết hợp với nhau để tạo thành plasma.
Khí và Plasma
Sự khác biệt giữa Khí và Plasma là cả hai đều là trạng thái vật chất nhưng khác nhau do đặc tính mà chúng sở hữu. Cả hai đều khác nhau khi nói đến các phân tử trong chúng. Các phân tử khí được phân tách cách xa nhau và không thể dẫn điện qua chúng trong khi ở Plasma độ dẫn điện cao do các phân tử được đóng gói chặt chẽ trong plasma.
Hình dạng và thể tích không xác định đặc trưng cho tình trạng của một chất được gọi là “khí”. Ngược lại với chất khí, chất rắn và chất lỏng có khối lượng riêng nhỏ hơn. Giữa các hạt có nhiều động năng thì có nhiều khoảng trống. Các hạt di chuyển nhanh chóng và tương tác, khiến chúng phân tán hoặc lan rộng ra cho đến khi chúng được phân bố đồng đều trên thể tích của vật chứa.
Trạng thái thứ tư của vật chất được gọi là plasma. Đốt nóng một chất khí cho đến khi các điện tử của nó có đủ năng lượng để thoát khỏi sự kìm kẹp của hạt nhân mang điện tích dương sẽ tạo ra plasma. Các ion phát sinh khi các liên kết phân tử bị đứt và các nguyên tử nhận hoặc mất điện tử. Có thể sử dụng tia laser, máy phát vi sóng hoặc một trường điện từ mạnh khác để tạo ra plasma.
Bảng so sánh giữa khí và plasma
| Các thông số so sánh | Khí ga | Huyết tương |
| Loại | Trạng thái vật chất thứ 3 | Trạng thái vật chất thứ 4 |
| Sự định nghĩa | một chất hoặc vật chất ở trạng thái giãn nở tự do để lấp đầy toàn bộ dung tích của một bình chứa, không có hình dạng định sẵn (không giống như chất rắn) hoặc thể tích (không giống như chất lỏng). | một chất khí bị ion hóa với phần trăm các ion dương và các electron tự do dẫn đến hầu như không có tổng điện tích, thường ở áp suất thấp hoặc ở nhiệt độ cực cao |
| Độ dẫn của dòng điện | Rất thấp | Rất cao |
| Năng lực hoạt động độc lập | Một | Hai hoặc nhiều hơn |
| Phân phối vận tốc | Maxwellian | không phải Maxwellian |
| Tương tác trong phân tử | Nhị phân | Tập thể |
Gas là gì?
Với chất rắn, chất lỏng và plasma là ba trạng thái khác của vật chất tạo nên bốn trạng thái cơ bản của vật chất, khí là một. Các nguyên tử riêng lẻ (chẳng hạn như một khí cao quý như neon), các phân tử nguyên tố hoặc các phân tử phức tạp được tạo thành từ nhiều nguyên tử khác nhau có thể tạo nên một loại khí tinh khiết (ví dụ như carbon dioxide). Một hỗn hợp khí, chẳng hạn như không khí, được tạo thành từ nhiều loại của các chất khí tinh khiết. Một chất khí được phân biệt với chất lỏng và chất rắn bởi sự phân tách rất lớn của các phần tử khí cụ thể.
Một tỷ lệ nhất định của các hạt trung tính có thể có sẵn, tùy thuộc vào nhiệt độ và mật độ, trong trường hợp đó plasma được gọi là ion hóa một phần. Bởi vì plasma không được xác định rõ ràng, không giống như ba trạng thái khác của vật chất, đó là vấn đề diễn giải và bối cảnh.
Áp suất, thể tích, số lượng hạt và nhiệt độ là bốn yếu tố vật lý hoặc tính chất vĩ mô khiến chúng ta khó có thể quan sát được hầu hết các chất khí ngay lập tức.
Các nhà khoa học Robert Boyle, Jacques Charles, John Dalton, Joseph Gay-Lussac và Amedeo Avogadro đã liên tục quan sát thấy bốn đặc điểm đặc biệt này đối với nhiều loại khí trong các môi trường khác nhau. Cuối cùng, nghiên cứu toàn diện của họ đã dẫn đến mối liên hệ toán học được biểu thị bằng định luật khí lý tưởng giữa những phẩm chất này.
Plasma là gì?
Plasma, được nghiên cứu rộng rãi bởi Irving Langmuir vào những năm 1920, là một trong bốn trạng thái cơ bản của vật chất. Khí ion được tạo ra từ các nguyên tử hoặc phân tử đã giảm một hoặc nhiều điện tử quỹ đạo và cả các điện tử tự do. Plasma là dạng vật chất chuẩn phổ biến nhất trong vũ trụ, ngoại trừ vật chất tối và năng lượng tối khó nắm bắt hơn nhiều. Plasma thường được kết hợp với các ngôi sao, chẳng hạn như của chúng ta, nhưng nó cũng có thể được tìm thấy trong vùng nội tâm tập trung và có thể trong các khu vực liên hành tinh.
Một tỷ lệ nhất định của các hạt trung tính có thể có sẵn, tùy thuộc vào nhiệt độ và mật độ, trong trường hợp đó plasma được gọi là ion hóa một phần. Bởi vì plasma không được xác định rõ ràng, không giống như ba trạng thái khác của vật chất, đó là vấn đề diễn giải và bối cảnh.
Một tỷ lệ nhất định của các hạt trung tính có thể có sẵn, tùy thuộc vào nhiệt độ và mật độ, trong trường hợp đó plasma được gọi là ion hóa một phần. Bởi vì plasma không được xác định rõ ràng, không giống như ba trạng thái khác của vật chất, đó là vấn đề diễn giải và bối cảnh. Nói cách khác, plasma là một chất không thể được đặc trưng chính xác nếu không tính đến sự tồn tại của các hạt mang điện.
Sự khác biệt chính giữa khí và plasma
Sự kết luận
Plasmas tương tự như chất khí, nhưng các nguyên tử của chúng khác biệt vì chúng được tạo thành từ các điện tử và ion tự do của một nguyên tố cụ thể, chẳng hạn như neon (Ne). Vì plasma được tạo thành từ các nhóm hạt mang điện tích dương và âm, nó khác với chất khí. Các electron trong khí neon liên kết hoàn toàn với hạt nhân. Sự khác biệt chính là trong chất khí, các nguyên tử vẫn còn nguyên vẹn và thường liên kết thành phân tử, nhưng trong plasma, ít nhất một phần của các electron đã hoàn toàn tách khỏi nguyên tử của chúng. Nói cách khác, các hạt plasma được tích điện, trong khi các hạt khí phần lớn không được tích điện.
