Konu anlatımı
Katı, sıvı ve gazın yanında maddenin dördüncü bir hâli daha vardır: plazma. Dünya'da az rastlansa da evrendeki görünür maddenin büyük bölümü bu hâldedir. Bu alt başlıkta plazmanın nasıl oluştuğunu, özelliklerini ve günlük hayattaki örneklerini göreceksin.
Plazma nasıl oluşur?
Bir gaz çok yüksek sıcaklıklara kadar ısıtılırsa ya da güçlü bir elektrik alanına maruz kalırsa atomlarındaki elektronların bir kısmı kopar. Böylece gaz; pozitif yüklü iyonlardan, serbest elektronlardan ve bir miktar nötr tanecikten oluşan bir karışıma dönüşür. İyonlaşmış gaza benzeyen bu hâle plazma denir. Plazmadaki pozitif ve negatif yüklerin toplamı birbirine yaklaşık eşittir; bu yüzden plazma bir bütün olarak yaklaşık nötrdür.
Plazmanın özellikleri
Plazma, gazlar gibi belirli bir şekle ve hacme sahip değildir. Ancak gazlardan farklı olarak serbest yüklü tanecikler içerdiği için elektriği çok iyi iletir ve elektrik ile manyetik alanlardan etkilenir. Plazmadaki serbest elektronlar atom ve iyonlarla çarpıştıkça onları uyarır; uyarılan tanecikler eski hâllerine dönerken ışık yayar. Bu yüzden plazmalar genellikle parlak görünür. Bu özellikler plazmayı maddenin ayrı bir hâli olarak kabul etmemize yol açar.
Plazma nerede bulunur?
Güneş ve diğer yıldızlar plazma hâlindedir; evrendeki görünür maddenin büyük bölümü plazmadır. Dünya'da şimşek ve yıldırım sırasında havanın bir kısmı plazmaya dönüşür. Kutup ışıkları, Güneş'ten gelen yüklü taneciklerin atmosferin üst katmanlarındaki gazlarla etkileşmesiyle oluşan plazma parıltılarıdır. Floresan ve neon lambalarda elektrik akımı lambanın içindeki gazı plazmaya dönüştürür ve ışık elde edilir. Plazma ile metal kesme ve kaynak gibi endüstriyel uygulamalar da vardır. Plazmanın sıcak ve soğuk plazma olarak sınıflandırılması programın dışındadır.
Çözümlü örnekler
Örnek 1. Gaz hâli ile plazma hâlinin benzer ve farklı yönleri nelerdir?
Çözüm. İkisinin de belirli şekli ve hacmi yoktur; bulundukları ortama yayılırlar. Farkları yapılarındadır: gaz genellikle nötr atom ya da moleküllerden oluşur ve elektriği iletmez, plazma ise pozitif iyonlar ve serbest elektronlar içerir. Bu yüzden plazma elektriği iletir, elektrik ve manyetik alanlardan etkilenir ve ışık yayar.
Örnek 2. Bir neon lambanın içindeki gaz, lamba kapalıyken ve açıkken hangi hâldedir? Lamba neden ışık verir?
Çözüm. Lamba kapalıyken içindeki neon nötr atomlardan oluşan bir gazdır. Lamba açılınca uygulanan elektrik alanı gaz atomlarından elektron koparır ve gazın bir bölümü iyonlar ve serbest elektronlardan oluşan plazmaya dönüşür. Serbest elektronlar atomlarla çarpışarak onları uyarır, uyarılan atomlar eski hâllerine dönerken ışık yayar; lamba bu yüzden parlar. Lamba kapatılınca tanecikler yeniden nötr atomlara dönüşür.
Sık yapılan hatalar
- Plazmanın yalnızca yıldızlarda bulunduğunu sanmak; şimşek, kutup ışıkları ve floresan lambalarda da plazma vardır.
- Plazmayı elektrik yükü taşıyan, toplamda pozitif bir madde sanmak; plazma bir bütün olarak yaklaşık nötrdür.
- Plazma ile gazı aynı hâl saymak; plazma iyonlar ve serbest elektronlar içerdiği için elektriği iletir.
- Plazma: pozitif iyonlar ve serbest elektronlardan oluşan, yaklaşık nötr, iyonlaşmış gaz benzeri hâl.
- Plazma elektriği iletir, elektrik ve manyetik alandan etkilenir, ışık yayar.
- Güneş, yıldızlar, şimşek, kutup ışıkları ve floresan lambalar plazma örnekleridir.