Józef Zon Bioplazma i plazma fizyczna w układach żywych Studium przyrodnicze oraz filozoficzne (2000)

[ Pobierz całość w formacie PDF ]
.Do najważniejszych różnic należy tu sku-teczne tłumienie oscylacji elektrycznych przez zderzenia międzycząstkowe.41Jeśli nie będzie dokładniejszego określenia okoliczności, należy rozumieć że chodzi ozdolne do przemieszczania się cząstki, jednego znaku, o pojedynczym ładunku, znajdujące się w�!36UWAGA: Tekst został zrekonstruowany przy pomocy środków automatycznych; możliwe są więcpewne błędy, których sygnalizacja jest mile widziana (jozon@kul.lublin.pl).Numeracja stron wwersji elektronicznej nie pokrywa się ze znajdującą się w oryginale.1) przynajmniej jeden rodzaj naładowanych cząstek ma możliwość prze-mieszczania się na określone odległości.W przypadku elektronów znajdu-jących się w cząsteczkach powinna ona przewyższać długość wiązaniamiędzyatomowego;2) liczba dodatnich i ujemnych cząstek jest w przybliżeniu taka sama (zbio-rowisko spełnia warunek quasi-neutralności elektrycznej);423) istnieje odpowiednia koncentracja swobodnych nośników ładunku;4) energia kinetyczna składników jest na tyle duża, że powiązanie siłamielektrostatycznymi cząstek niosących przeciwne ładunki odgrywa zanie-dbywalną rolę.Cząstki te mogą występować w otoczeniu cząstek neutralnych (i to częstoprzy olbrzymiej przewadze liczebnej tych ostatnich).Warunek 1) wyraża żądanie, by w układzie istniały naładowane składniki zdolnedo przemieszczania się na dostateczne odległości.Wszystkie one mogą nieść tensam rodzaj ładunku, ale zbiorowiska mogą też stanowić ruchliwe cząstki obydwuznaków.Nie muszą to być cząstki jednego rodzaju: zbiorowisko może zawieraćnaładowane cząstki o różnych masach (np.aniony atomowe i cząsteczkowe, elek-trony, protony, dziury).Drugie wymaganie odnosi się do zdolności układu do zneutralizowania43 w jegoobrębie zaburzenia równowagi elektrycznej, spowodowanego jakimikolwiek czyn-nikami.Oczywiście, liczy się tutaj suma ładunku elektrycznego poszczególnychznaków, nie zaś liczba cząstek naładowanych.W sytuacji, gdy w zbiorowisku wy-stępują jony wielokrotnie naładowane ta różnica może być znaczna.Sens 3-go i 4-ego wymagania jest wyrazniej widoczny, jeśli wezmie się poduwagę relacje konstytuujące idealną plazmę fizyczną.Zbiorowisko cząstek, w zależności od podstawowych jego charakterystyk fi-zycznych, może być zbiorowiskiem, którego zachowanie jest wystarczająco do-kładnie opisywane przez zależności fizyki klasycznej albo takim, w którym oddzia-ływania kwantowomechaniczne odgrywają zasadniczą rolę, wskutek czego zacho-wanie układu jako całości jest adekwatnie opisywane poprzez zależności mechanikimateriale izotropowym, jednorodnym, mającym bardzo duże rozmiary i zrównoważone termo-dynamicznie ze swoim otoczeniem.Takie też założenia (zwykle milcząco) przyjmuje się wogólnych opracowaniach odnoszących się do plazmy.42Znane są jednak skupiska tzw.plazmy złożonej wyłącznie z cząstek jednego znaku (jo-nów, elektronów, pozytonów), które dłuższy czas mogą istnieć tylko w specjalnych pułapkach[Davidson 1974; O Neil 1995].Taka nieneutralna plazma elektronowa może podlegać przemia-nom fazowym od plazmy gazowej, poprzez plazmę-ciecz do plazmy-kryształu [Malmberg,O Neil 1977].43Istnieje jednak tzw.plazma nieneutralna elektrycznie, której jedną z odmian jest plazmanaładowana, która składa się z nośników ładunku tylko jednego znaku w której nie zachodzineutralizacja zaburzeń przez cząstki obdarzone przeciwnym znakiem.Dokonuje się ona dziękiokrężnemu ruchowi ładunków wokół linii pola magnetycznego [O'Neil 1995].37UWAGA: Tekst został zrekonstruowany przy pomocy środków automatycznych; możliwe są więcpewne błędy, których sygnalizacja jest mile widziana (jozon@kul.lublin.pl).Numeracja stron wwersji elektronicznej nie pokrywa się ze znajdującą się w oryginale.kwantowej.Te fundamentalne własności i stosowny do nich sposób opisu stanowipodstawę odróżnienia plazmy niezwyrodniałej (klasycznej) od plazmy zwyrodniałej(kwantowej).Jednym ze sformułowań kryterium zwyrodnienia cząstek jest następu-jące:(1) TF > T,gdzie: T temperatura bezwzględna cząstek [K], TF tzw.temperatura Fer-miego [J].Jest ona opisywana wzorem:(2) TF H" EF kB-1kB stała Boltzmanna H" 1,3806 � 10-23 [JK-1];EF energia Fermiego, wyrażająca się wzorem:2(3) EF H" [ 2 (3� n)2/3 (2m*)-1n objętościowa koncentracja elektronów44 [m-3]; m* masa efektywna elek-tronu w danym materiale [kg].Po podstawieniu do powyższej zależności wartości stałych fizycznych: [ stałaDiraca H" 1,05459 � 10-38 [Js]; mo masa spoczynkowa swobodnego elektronu H"9,1095 � 10-31 [kg] otrzymuje się:(2a) TF H" 4,2317 � 10-15 n2/3 me-1 [J](3a) EF H" 5,8423 � 10-34 n2/3 me-1 [J],gdzie me względna masa efektywana elektronu: m*(mo)-1 [ Pobierz całość w formacie PDF ]

Formularz