Oheň (plameny) může obsahovat plazmu, i když je to částečně ionizovaná plazma, ve které převládají srážky:
„Zda v plameni existuje plazma, závisí na spalovaném materiálu a teplotě.“
Projekt Contemporary Physics Education Project vydává plakát o plazmatu (viz vpravo), na kterém je plamen (tj. oheň) zobrazen jako plazma.
Francis F. Chen ve své knize Introduction to Plasma Physics and Controlled Fusion poznamenává:
Jakýkoli ionizovaný plyn samozřejmě nelze nazvat plazmatem; v každém plynu vždy existuje malý stupeň ionizace. Užitečná definice je následující: Plazma je kvazinutrální plyn složený z nabitých a neutrálních částic, které vykazují kolektivní chování.
Dále popisuje tři parametry, které musí být splněny, aby bylo možné plazma identifikovat. Patří mezi ně (1) aproximace plazmatu (2) objemové interakce (3) frekvence plazmatu. Chen ve své knize dále na základě těchto tří parametrů posuzuje, zda jsou určité jevy skutečně plazmatem, a dochází k závěru, že typický plamen skutečně splňuje kritéria plazmatu.
V praxi je tedy oheň vysoce srážkové, částečně ionizované plazma, ve kterém mohou srážky maskovat některé kolektivní chování.
Plazma plamene
Plamen jako plazma
Alfred von Engel píše:
„Část plamene, která má známé vlastnosti elektrického plazmatu, se nazývá „plamenné plazma“, a proto si ne každý typ plamene zaslouží toto označení.“
Profesor astronomie na katedře fyziky a astronomie Tuftsovy univerzity Kenneth R. Lang píše:
„Plamen svíčky je plazma, stejně jako všechny hvězdy ve vesmíru“.
M. Ikeya píše:
„Záporně nabitá koule Van de Graaffova generátoru přitahuje kladné ionty v plazmatu plamene svíčky. Ačkoli se plamsa plamene normálně pohybuje v zahřátém konvekčním proudu směrem vzhůru, je přitahována dolů ke kouli, protože těžké kladné ionty jsou přitahovány a strhávají s sebou všechny ostatní složky plamene, včetně záporně nabitých složek s nízkou hustotou.“. (Viz odkaz pro ilustraci)
Typy plamenného plazmatu
Alfred von Engel poznamenává:
„… existují zvláštní typy plamenného plazmatu, například plazma v chladných plamenech nebo plameny při nižším tlaku, které se liší od toho, co se běžně nazývá plamen. “ Dalším typem je atomový plamen, který vzniká elektrickým výbojem. Ten, jak známo, vzniká při průchodu žhavého nebo obloukového výboje plynem, přičemž dochází k disociaci molekul plynu. Tímto způsobem může vzniknout atomární vodík, atomární kyslík a atomární dusík. atomární vodíkový hořák byl poprvé použit ke svařování. K tavení nedochází vlivem krátkého plamene oblouku, ale v důsledku rekombinace atomů vodíku na molekuly na povrchu, přičemž se uvolňuje energie přibližně 100 kcal/mole nebo 4,5 ev. „Jiný typ plamenného plazmatu vzniká například u vzácných molekulárních plynů působením velkého vysokofrekvenčního kruhového výboje na proudící plyn. Vzniká plamen velmi horkého (10 000 až 12 000 K) excitovaného plynu…“.
Plazmové plameny při výrobě elektřiny
Alfred von Engel píše:
„Jedním ze současných zájmů plamenového plazmatu v technických problémech je magneto-hydrodynamická výroba elektřiny. Uhlovodíkové plameny procházejí kanálem, přes který je přivedeno silné magnetické pole. Elektrody kolmé k poli a proudu plynu, ale ne nutně proti sobě, představují póly generátoru, který využívá principu Faradayova dynama, přičemž měděné dráty jsou zde nahrazeny rychle se pohybujícím ionizovaným plynem.“ (66)
Poznámky
- Plasma and Flames – The Burning Question (PDF) vydaná v roce 2008 organizací Coalition for Plasma Science
- Contemporary Physics Education Project
- Francis F. Chen, Introduction to Plasma Physics and Controlled Fusion (1984) Springer, 421 stran, ISBN 0306413329 ACADEMIC BOOK
- Chen, Ibid. Strana 12.
- A. von Engel a J. R. Cozens, „Flame Plasma“ in Advances in electronics and electron physics, L. L. Marton, Academic Press, 1976, ISBN 0120145200, 9780120145201 (strany 99-144)
- Kenneth Lang at Tufts University
- Kenneth R. Lang, Sun, earth, and sky, Springer, 2006, ISBN 0387304568, ISBN 9780387304564, 284 stran. (Strana 25)
- M. Ikeya, „Zemětřesení a zvířata: od lidových legend k vědě“, World Scientific, 2004, ISBN 9812385916 ISBN 9789812385918, 295 stran. Strana 196
- A. von Engel a J. R. Cozens, „Flame Plasma“ in Advances in electronics and electron physics, by L. L. Marton, Academic Press, 1976, ISBN 0120145200, 9780120145201 (Pages 142-143)
- A. von Engel, „Flame Plasma“ in Advances in electronics and electron physics, by L. L. Marton, Academic Press, 1976, ISBN 0120145200, 9780120145201 (Pages 142-143). von Engel and J.R. Cozens, „Flame Plasma“ in Advances in electronics and electron physics, by L. L. Marton, Academic Press, 1976, ISBN 0120145200, 9780120145201 (Pages 143)
Viz také
- A. Von Engel & J. R. Cozens, „Origin of Excessive Ionization in Flames“, Nature 202, 480 (02 May 1964). „Již dlouho je známo, že spalovací reakce typu reakcí probíhajících v plamenech jsou někdy doprovázeny extrémně vysokým stupněm ionizace a excitace plamenného plynu (Ref: Gaydon, A. G. , and Wolfhard, H. G., Flames (Chapman and Hall, London, 1960).“).
- „Je oheň plazma?“ na webu Fyzikálního fóra.
- Co je v plameni svíčky? – Video na YouTube