Ist Plasma ein Aggregatszustand?
Und wenn ja, warum lernt man darüber (fast) nichts in der Schule? Und gibt es noch andere Aggregatszustände neben fest, flüssig und gasförmig?
6 Antworten
Nein, der Plasmazustand ist kein 4. Aggregatszustand. Zumindest, solange man das Wort Aggregatszustand einheitlich verwenden möchte.
Wenn man einen Festkörper erhitzt, dann braucht man dazu Energie. Für jedes bißchen Energie, das man in den Körper reinsteckt, wird ein kleines bißchen wärmer, bleibt aber dabei ein Festkörper. Zumindest ist das so, bis man den Schmelzpunkt erreicht.
Am Schmelzpunkt kann man beachtliche Mengen Energie in den Körper schieben, ohne daß sich die Temperatur auch nur um ein Zehntelgrad ändert. Stattdessen bekommt man nun eine Veränderung der Zusammensetzung: Für jedes bißchen Energie wandelt sich ein bißchen Festkörper in Flüssigkeit derselben Temperatur um. Da geht so lange, bis kein weiterer Festkörper mehr da ist; die reine Flüssigkeit läßt sich dann wieder weiter erwärmen.
So etwas, wie ich es eben beschrieben habe, heißt ein Phasenübergang (genauer gesagt: einer erster Ordnung). Ein Phasenübergang läuft bei einer fixen Temperatur ab, und zwar nach dem Alles-oder-nichts-Prinzip: Bei tiefer Temperatur ist alles fest, bei hoher alles flüssig, nur bei einer einzigen Temperatur können fest und flüssig nebeneinander existieren.
Nichts von alledem trifft auf den „Übergang“ von Gas zu Plasma zu. Der läuft graduell ab, über einen Temperaturbereich ein paar Tausend Kelvin verteilt: Bei tiefen Temperaturen haben fast alle Gasmoleküle ihre Elektronen (aber selbst bei Raumtemperatur gibt es ein paar wenige ionisierte Moleküle). Führt man Wärme zu, dann steigt die Temperatur und zugleich verschiebt sich die Zusammensetzung. Deshalb gibt es keine Übergangstemperatur, bei irgendeiner Temperatur sind 10% der Moleküle ionisiert, bei einer höheren 20% etc., und es gibt keine Grenze, wo Du scharf sagen könntest, jetzt sei alles Plasma.
Deshalb bin ich der sehr festen Meinung, das Wort „Aggregatzustand“ ist eine komplette Fehlbenennung für Plasma. Das hat sich vmtl. ein Plasmaphysiker ausgedacht, der einen Antrag auf Forschungsförderung schrieb und der deshalb ein einprägsames Catchword gesucht hat.
2 words for the wise
- Iodwasserstoff zerfällt bei erhöhten Temperaturen (ein paar hundert Grad) nach der Gleichung 2 HI ⟶ H₂ + I₂. Je höher die Temperatur, umso mehr H₂ und I₂ findet man in der Mischung. Ist das ein neuer Aggratszustand für Iodwasserstoffdampf?
- Ein Molekül kann nicht fest, flüssig oder gasförmig sein, wohl aber ionisiert. Die Ionisierung ist also ein mikroskopischer Freiheitsgrad (so wie Translation, Rotation und Schwingung), unterliegt der Boltzmann-Verteilung und geht in die Zustandssumme ein, und damit auch in die Definition der Temperatur. Die Aggregatzustände sind aber emergente Eigenschaften von Vielteilchensystemen und hängen von der Temperatur ab.
Hey,
fest, flüssig und gasförmig sind die klassischen Aggregatzustände, deswegen lernt man in der Schule hauptsächlich darüber etwas. In meiner Schulzeit wurde das Thema "Plasma" auch nur kurz angeschnitten. Laut Wikipedia gibt es auch noch weitere "nichtklassische Aggregatzustände" neben dem Plasma:
https://de.wikipedia.org/wiki/Aggregatzustand#Nichtklassische_Aggregatzust%C3%A4nde
(Unteres Ende des Artikels)
Viele Grüße
Warum man drüber nichts in der Schule lernt, weiß ich nicht. Vielleicht ist es zu schwierig für die Physiklehrer (ha,ha!). Soviel ich weiß ist es ein vierter Aggregatzustand jenseits des Gasförmigen und kann durch Energiezufuhr eines gasförmigen Stoffes erreicht werden. Auf jeden Fall ist es etwas sehr, sehr energiereiches. Blitze sind auch plasmaförmige Zustände. Zu Plasma- TVs mußt du mal selbst nachschauen.
LG
Tynset
Ja, die Plasmaform ist der 4. Aggregatszustand (nach dem 3. gasförmigen Zustand). Die Hitze ist dann so gross, dass Atome und Elektronen getrennt werden, d.h. die Atome werden ionisiert.
Bei der Kernfusion reden wir von Plasma. Hier sind zur Verschmelzung der Wasserstoffkerne Temperaturen von mehreren Millionen Grad erforderlich, dadurch werden die Elektronen abgetrennt und die Abstoßungskräfte überwunden.
Plasma wird auch als der vierte Aggregatzustand bezeichnet.
Durch die Ionisation gewisser Gase entsteht Plasma.
https://de.wikipedia.org/wiki/Aggregatzustand#%C3%84nderung_des_Aggregatzustands
https://encyclopedia2.thefreedictionary.com/States+of+Aggregation
Der Text neben diesem Diagramm beweist überzeugend, daß Plasma kein Aggregatszustand ist und in diesem Diagramm nichts zu suchen hat:
Die Übergänge zwischen den verschiedenen Aggregatzuständen haben spezielle Namen (eoc, omc, eon) und spezielle Übergangsbedingungen, die bei Reinstoffen aus Druck und Temperatur bestehen. Diese Übergangsbedingungen entsprechen dabei Punkten auf den Phasengrenzlinien von Phasendiagrammen.
Da stellt sich sofort die Frage: Was sind die speziellen Übergangsbedingungen beim „Übergang“ zwischen Gas und Plasma, und wo sind die Phasengrenzlinien? Und die Antwort kann nur lauten: Es gibt sie nicht.