Задания 1–5 — Глава 16. § 121. Плазма

Плазма — это частично или полностью ионизованный газ. Она состоит из свободных электронов, положительных ионов и, если ионизация неполная, из нейтральных атомов и молекул. Локальные плотности положительных и отрицательных зарядов практически одинаковы, поэтому плазма в целом электрически нейтральна. В полностью ионизованной плазме нейтральных атомов нет.
Ответ: из электронов, положительных ионов и (при неполной ионизации) нейтральных атомов или молекул.

Плазму получают ионизацией газа. Основные способы:
1) нагревание газа до очень высокой температуры: быстрые атомы и молекулы при столкновениях ионизуют друг друга (так образуется плазма звёзд, Солнца; термическая ионизация);
2) газовый разряд: электрическое поле разгоняет электроны, и они ионизуют газ электронным ударом (плазма в лампах дневного света, в рекламных трубках, дуге);
3) действие излучения (ультрафиолетового, рентгеновского) или бомбардировка атомов быстрыми заряженными частицами — так получается низкотемпературная плазма и ионосфера.
Ответ: нагреванием газа до высокой температуры, газовым разрядом или облучением газа ионизирующим излучением и потоком быстрых частиц.

Степень ионизации — это отношение числа ионизованных атомов к их полному числу. Она зависит от условий, главным образом от температуры: чем выше температура, тем энергичнее столкновения атомов и тем большая их доля ионизуется. Также она зависит от плотности (давления) газа и от интенсивности ионизующего воздействия — излучения или потока быстрых частиц, напряжённости поля при разряде.
Ответ: от температуры, плотности газа и интенсивности ионизующих воздействий; при высокой температуре плазма ионизована полностью.

В плазме есть большое число свободных зарядов: электронов и положительных ионов. Под действием электрического поля электроны движутся к положительному полюсу, а положительные ионы — к отрицательному, так что ток создаётся направленным движением и электронов, и ионов, как в газовом разряде. Подвижность заряженных частиц велика, поэтому проводимость плазмы возрастает по мере роста степени ионизации. При высоких температурах полностью ионизованная плазма по проводимости приближается к сверхпроводникам.
Ответ: направленным движением свободных электронов и положительных ионов в электрическом поле; проводимость тем больше, чем выше степень ионизации.

Плазма — особое, четвёртое состояние вещества. В состоянии плазмы находится около 99 % вещества Вселенной: звёзды (включая Солнце) и межзвёздная среда. Верхний слой атмосферы Земли — ионосфера (высоты 100—300 км) — тоже плазма; она отражает радиоволны и обеспечивает дальнюю радиосвязь. Радиационные пояса Земли состоят из плазмы. Плазму используют в газоразрядных лампах и рекламных трубках, в дуговой сварке и плавке металлов, в плазмотронах для резки и обработки материалов. Её изучают для осуществления управляемого термоядерного синтеза.
Ответ: плазма — основное состояние вещества во Вселенной, определяет свойства ионосферы и имеет широкое практическое применение, в том числе в термоядерных исследованиях.

Ионосфера — верхний слой атмосферы на высотах 100—300 км. Воздух там очень разрежен, соударения молекул редки, а температура не так велика, чтобы вызывать сильную термическую ионизацию. Ионизацию атомов и молекул вызывают излучение Солнца (ультрафиолетовое и рентгеновское, т. е. коротковолновое) и потоки заряженных частиц, испускаемые Солнцем. Следовательно, правильный вариант 3.
Ответ: 3) солнечным коротковолновым излучением.

Плазма содержит много свободных заряженных частиц, подвижных в электрическом поле, поэтому её проводимость велика и растёт со степенью ионизации. Вариант 1 неверен: нулевой суммарный заряд не мешает току, ведь частицы разных знаков движутся в противоположные стороны. Вариант 2 неверен: в плазме легко возбуждаются колебания и волны, она неустойчива. Вариант 3 неверен: числа положительных и отрицательных зарядов в плазме практически совпадают. Верно только 4.
Ответ: 4) большой электропроводностью.