Techniklexikon

Plasma

Ionisiertes (Ionen) heißes Gas, das zu gleichen Teilen aus positiven Ionen und Elektronen besteht, die miteinander reagieren. P. ist diamagnetisch, wird also in einem Magnetfeld magnetisch (Magnetismus) und von diesem abgestoßen bzw. zusammengehalten (P. strahlen). P. besitzt eine sehr hohe elektrische Leitfähigkeit. Seine Eigenschaften werden u. a. in der Magnetohydrodynamik, zum Antrieb von Raketen, zum Schweißen und Trennen hochschmelzender Metallegierungen (Metall) und zur Erzeugung von Überzügen aus Metallpulvern genutzt. In P. brennern werden Gase durch Lichtbogenentladungen ionisiert, elektrisch leitend und als P. bis zu 20000 K (Kelvin) heiß. Thermodynamik und statistische Physik, ein Gemisch aus freien Elektronen, positiven Ionen und neutralen Teilchen eines Gases, welche sich durch ständige Wechselwirkung untereinander und mit Photonen in verschiedenen Energie- bzw. Anregungszuständen befinden. Der Plasmazustand wird auch als vierter Aggregatzustand bezeichnet.

Durch das Wechselspiel von Ionisation und Rekombination bildet sich ein Ionisationsgleichgewicht aus, das in vielen Fällen in ziemlich komplizierter Weise von den im Plasma ablaufenden Elementarprozessen und in einfachen Fällen allein von der Temperatur abhängt (Eggert-Saha-Gleichung). Elastische Stösse zwischen den Plasmateilchen, bei denen nur sehr wenig Energie ausgetauscht wird, sind für ein Plasma nicht so charakteristisch wie die mit inelastischen Stössen verbundenen Elementarprozesse.

Das Verhalten der spezifischen Wärmekapazität eines Plasmas von der Temperatur unterscheidet sich von dem in festen, flüssigen oder gasförmigen Stoffen: Sie steigt bei den Temperaturen sehr stark an, bei denen ein grosser Teil der zugeführten Energie in Ionisationsprozessen verbraucht wird. Verstärkt wird dieser Effekt noch dadurch, dass sich durch das Aufspalten der Atome oder Moleküle in Elektronen und Ionen die Anzahl der Teilchen stark vergrössert. Der Verlauf der spezifischen Wärmekapazität eines Plasmas zeigt deshalb eine Folge von Maxima, die das Auftreten einfacher, doppelter, dreifacher usw. Ionisation ausweisen.

Plasma: Qualitative Darstellung der Temperaturabhängigkeit der spezifischen Wärmekapazität eines isothermischen Plasmas.