kripton
Sat 21 February 2009, 06:07 pm GMT +0200
Maddenin katı, sıvı ve gaz hâlinden başka çok yüksek sıcaklıklarda karşılaşılan, plazma olarak adlandırılan dördüncü bir hâli daha vardır. Yüksek sıcaklığa ısıtılan gazlar önce atomlarına ayrılır, sonra da atomdan dış yörünge elektronlarının kopması ile pozitif yüklü iyon oluşur.
Meselâ, azot molekülü ısıtılırsa önce azot atomu, sonra da azot iyonu oluşur. Olayın denklemi N2(g) =2N(g) = 2N(g)+ + 2e– şeklindedir. Burada molekül, atom, iyon ve elektron bulunan bir karışım meydana gelir. Elektrikçe nötr olan bu karışım plazmadır.
Plazma yüksek sıcaklıkta oluşabildiği gibi, yüksek basınç altında da oluşabilir. Yüksek basınçta atomların elektron kabukları çöker. Serbest elektronlar ve çekirdekten oluşan plazma meydana gelir. Lâboratuvar şartlarında bu basınca ulaşılamaz, ancak Jüpiter gibi büyük gezegenlerde bu mümkün olabilir. Yüksek sıcaklık ve basınçtaki plazmanın yanında, kibrit alevi, flüoresan lâmbadaki ışıldama gibi düşük sıcaklık ve basınç şartlarında da plazma ile karşılaşılır. Gazlardaki iyonlaşma nisbeti sıcaklıkla artar. Bir kaç on bin derece gibi bir sıcaklıktan sonra yalnız pozitif yüklü iyonlar ve elektronlar karışımı elde edilir.
Gazın iyonlaşma oranına göre iki tür plazma vardır:
1. Tam ya da yarı tam iyonlaşmış plazmalar
Döteryum ve trityum gibi hafif çekirdeklerin helyum çekirdekleri vermek üzere kaynaştıkları, termonükleer sıcaklıkta karşılaşılan bu tür plazmalarda sıcaklık bir kaç milyon derecedir. Yıldızlar ve güneş bu plazmaya örnektir.
2. Kısmî iyonlaşmış plazmalar
İyonlaşma oranı ancak %50’yi ara sıra aşan plazmalardır. Sıcaklık 2000°C ile 10000°C arasındadır. Kısmî iyonlaşmış plazmalar sanayide kullanılır. Gazlar yalıtkan olmalarına rağmen plazma iletkendir. Bu da sanayi için çok önemlidir.
Sanayide kullanılan plazma şu şekilde elde edilir
– Elektrik yayı metodu: Elektrotları doğru akımla beslenen bir fener, bu elektrotlar arasında oluşturulan sürekli bir elektrik yayından basınç altında geçirilen bir gazı plazma hâline çevirir. Elektrotlar üzerinde yüksek sıcaklık oluşacağından elektrotlar sürekli soğutulmalıdır.
– Yüksek frekans plazması: Çok yüksek frekanslı elektrik akımı ile elde edilir. Plazma oluşturulması istenen gaz, çok şiddetli gerilim kaynağı ile beslenen bir kangalın sarımları arasından geçirilir.
Plazmanın sanayideki yeri
Ferromanganez yüksek fırınlarda elde edilir. Bunun için çok fazla kok kömürü kullanılır. Burada yapılan masrafı azaltmak için yardımcı kaynak olarak plazma fenerleri kullanılır. Yüksek fırının körük deliklerine bağlanan bu fenerler sıcak rüzgârın sıcaklığını 1200°C’den 1700°C’ye çıkarır. Bu ek ısınma, kok kömürü ve elektrik harcamasını önemli ölçüde azaltır. Plazma, bazen de mekanik delme araçlarından daha etkili bir ısıl delme aracı olarak da kullanılır. Meselâ, 8 cm kalınlığındaki paslanmaz bir madeni, çok daha kısa sürede delebilir. Plazma ile sert kayalarda en sert matkaplardan daha iyi oyuklar açılabilir. Çok yüksek sıcaklıkta gerçekleşen bazı kimyasal tepkimelerin oluşumunda da plazmadan yararlanılabilir...
Meselâ, azot molekülü ısıtılırsa önce azot atomu, sonra da azot iyonu oluşur. Olayın denklemi N2(g) =2N(g) = 2N(g)+ + 2e– şeklindedir. Burada molekül, atom, iyon ve elektron bulunan bir karışım meydana gelir. Elektrikçe nötr olan bu karışım plazmadır.
Plazma yüksek sıcaklıkta oluşabildiği gibi, yüksek basınç altında da oluşabilir. Yüksek basınçta atomların elektron kabukları çöker. Serbest elektronlar ve çekirdekten oluşan plazma meydana gelir. Lâboratuvar şartlarında bu basınca ulaşılamaz, ancak Jüpiter gibi büyük gezegenlerde bu mümkün olabilir. Yüksek sıcaklık ve basınçtaki plazmanın yanında, kibrit alevi, flüoresan lâmbadaki ışıldama gibi düşük sıcaklık ve basınç şartlarında da plazma ile karşılaşılır. Gazlardaki iyonlaşma nisbeti sıcaklıkla artar. Bir kaç on bin derece gibi bir sıcaklıktan sonra yalnız pozitif yüklü iyonlar ve elektronlar karışımı elde edilir.
Gazın iyonlaşma oranına göre iki tür plazma vardır:
1. Tam ya da yarı tam iyonlaşmış plazmalar
Döteryum ve trityum gibi hafif çekirdeklerin helyum çekirdekleri vermek üzere kaynaştıkları, termonükleer sıcaklıkta karşılaşılan bu tür plazmalarda sıcaklık bir kaç milyon derecedir. Yıldızlar ve güneş bu plazmaya örnektir.
2. Kısmî iyonlaşmış plazmalar
İyonlaşma oranı ancak %50’yi ara sıra aşan plazmalardır. Sıcaklık 2000°C ile 10000°C arasındadır. Kısmî iyonlaşmış plazmalar sanayide kullanılır. Gazlar yalıtkan olmalarına rağmen plazma iletkendir. Bu da sanayi için çok önemlidir.
Sanayide kullanılan plazma şu şekilde elde edilir
– Elektrik yayı metodu: Elektrotları doğru akımla beslenen bir fener, bu elektrotlar arasında oluşturulan sürekli bir elektrik yayından basınç altında geçirilen bir gazı plazma hâline çevirir. Elektrotlar üzerinde yüksek sıcaklık oluşacağından elektrotlar sürekli soğutulmalıdır.
– Yüksek frekans plazması: Çok yüksek frekanslı elektrik akımı ile elde edilir. Plazma oluşturulması istenen gaz, çok şiddetli gerilim kaynağı ile beslenen bir kangalın sarımları arasından geçirilir.
Plazmanın sanayideki yeri
Ferromanganez yüksek fırınlarda elde edilir. Bunun için çok fazla kok kömürü kullanılır. Burada yapılan masrafı azaltmak için yardımcı kaynak olarak plazma fenerleri kullanılır. Yüksek fırının körük deliklerine bağlanan bu fenerler sıcak rüzgârın sıcaklığını 1200°C’den 1700°C’ye çıkarır. Bu ek ısınma, kok kömürü ve elektrik harcamasını önemli ölçüde azaltır. Plazma, bazen de mekanik delme araçlarından daha etkili bir ısıl delme aracı olarak da kullanılır. Meselâ, 8 cm kalınlığındaki paslanmaz bir madeni, çok daha kısa sürede delebilir. Plazma ile sert kayalarda en sert matkaplardan daha iyi oyuklar açılabilir. Çok yüksek sıcaklıkta gerçekleşen bazı kimyasal tepkimelerin oluşumunda da plazmadan yararlanılabilir...