說到物質(zhì)的形態(tài),我們馬上就會(huì)想到身邊最為常見的三種物質(zhì)形態(tài),即固態(tài)、液態(tài)和氣態(tài)。
日常所見的大多數(shù)物質(zhì)都包括在這三種物質(zhì)形態(tài)之中,且在一定條件下可以相互轉(zhuǎn)化。雖然這三種物質(zhì)形態(tài)是最為常見的,但并不代表所有的物質(zhì)都屬于這三種形態(tài),除了固態(tài)、液態(tài)和氣態(tài)之外,物質(zhì)的形態(tài)還有等離子態(tài)、玻色-愛因斯坦凝聚態(tài)、費(fèi)米子凝聚態(tài)等等,只是這些特殊形態(tài)的物質(zhì),我們?cè)谌粘I钪惺呛茈y見到的。如果非要在日常生活中找出一種不屬于固液氣三態(tài)的物質(zhì),那么我們第一個(gè)想到的可能就是火了。
火是什么物態(tài)?
很明顯,火不是固態(tài)的,也不是液態(tài)的,那么它會(huì)不會(huì)是氣態(tài)的呢?這倒是有可能,但除此之外還有一種說法,就是說火是等離子態(tài)物質(zhì),那么火到底屬于氣態(tài),還是等離子態(tài)呢?這還真是一個(gè)不太好回答的問題,因?yàn)閱螐耐庠诒憩F(xiàn)形式上來講,氣態(tài)物質(zhì)和等離子態(tài)物質(zhì)是有很多相似之處的。固態(tài)物質(zhì)的形狀是固定的,液態(tài)物質(zhì)的形狀雖然不固定,但至少體積是固定的,可氣態(tài)物質(zhì)就不同了,它的形狀和體積都不太固定,會(huì)因?yàn)槿萜骱屯獠凯h(huán)境的影響而發(fā)生變化,恰好,等離子態(tài)物質(zhì)也是如此。
不過要將氣態(tài)物質(zhì)和等離子態(tài)物質(zhì)進(jìn)行區(qū)分,也并不困難,因?yàn)槎唠m然外在表現(xiàn)存在著諸多相似之處,內(nèi)涵卻是天差地別。
首先,不論何種氣體,都是由一個(gè)個(gè)氣體分子所組成的,這些分子是中性的,但等離子體不是,組成等離子體的單位是正負(fù)離子,而其中也會(huì)夾雜著一些中性分子。其次,就是微觀粒子的運(yùn)動(dòng)速度。運(yùn)動(dòng)是這個(gè)世界的本質(zhì)規(guī)律,無論是巋然不動(dòng)的巨石,還是翻涌奔騰的江水,其內(nèi)部的微觀粒子都是處于運(yùn)動(dòng)之中的。
組成氣體的粒子的運(yùn)動(dòng)速度是相對(duì)有限的,其中基本沒有速度極高的粒子,等離子體就不同了,在其中存在著一部分極高速的粒子。
再有就是內(nèi)部的相互作用,氣體間的相互作用是通過粒子相互之間的碰撞實(shí)現(xiàn)的,而等離子體卻可以通過電磁力的長(zhǎng)程作用來實(shí)現(xiàn)集體互動(dòng)。最后就是性質(zhì)方面,相比氣體而言,等離子體擁有很高的導(dǎo)電率。
可以看得出來,氣態(tài)物質(zhì)與等離子態(tài)物質(zhì)在本質(zhì)上存在著很大的區(qū)別,但這種區(qū)別卻并非不可逾越的,也就是說氣態(tài)物質(zhì)是可以轉(zhuǎn)化為等離子態(tài)物質(zhì)的。
不過想要實(shí)現(xiàn)這種轉(zhuǎn)化,是需要一些特定條件的,比如強(qiáng)大的電場(chǎng)或極高的溫度。這其實(shí)很好理解,因?yàn)閺?qiáng)電場(chǎng)或高溫可以促使氣體分子失去電子,從而生成離子。不同的氣體想要轉(zhuǎn)化為離子態(tài),所需要的溫度是不盡相同的,就空氣而言,想要從氣態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)殡x子態(tài)物質(zhì)則需要1.4萬攝氏度左右的高溫。
不同的可燃物所產(chǎn)生的火焰,溫度是不同的。
平日里我們所使用的打火機(jī),它的溫度大概在300到500攝氏度之間,而做飯使用的天然氣,其所產(chǎn)生的火焰溫度最高也不會(huì)超過1500℃,即便是乙炔,其所產(chǎn)生的火焰溫度最高也就能達(dá)到3300℃左右。顯然,這些火焰的溫度距離1.4萬攝氏度還有著相當(dāng)?shù)木嚯x,也就是說日常我們所見的這些火焰,其本質(zhì)就是發(fā)生劇烈燃燒反應(yīng)的氣體,所以說這些火焰其實(shí)更偏向于氣態(tài)。不過這并不是說火焰中就沒有等離子態(tài)成分,事實(shí)上熊熊燃燒的火焰之中的確存在著一部分低電離度的等離子體,只不過它們所占的比重并不是很高罷了。
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