Flamman (flamman) kan innehålla plasma, även om det är ett delvis joniserat plasma som domineras av kollisioner:
”Huruvida det finns ett plasma i en flamma beror på materialet som förbränns och temperaturen”.
The Contemporary Physics Education Project producerar en affisch om plasma (se till höger) där flammor (dvs. eld) visas som en plasma.
I sin bok, Introduction to Plasma Physics and Controlled Fusion, konstaterar Francis F. Chen:
Alla joniserade gaser kan naturligtvis inte kallas för plasma; det finns alltid en liten grad av jonisering i alla gaser. En användbar definition är följande: En plasma är en kvasineutral gas av laddade och neutrala partiklar som uppvisar ett kollektivt beteende.
Han fortsätter vidare med att beskriva tre parametrar som måste vara uppfyllda för att identifiera en plasma. Dessa är (1) Plasmaapproximationen (2) Bulkinteraktioner (3) Plasmafrekvens. I sin bok fortsätter Chen att bedöma om vissa fenomen verkligen är plasma, baserat på de tre parametrarna, och drar slutsatsen att en typisk låga verkligen uppfyller kriterierna för att vara en plasma.
I praktiken är alltså eld en mycket kollisionsmässig, delvis joniserad plasma där kollisionerna kan maskera en del av det kollektiva beteendet.
Flammplasma
Lågor som plasma
Alfred von Engel skriver:
”Den del av en låga som har de välkända egenskaperna hos ett elektriskt plasma kallas ”flamplasma”, och det är alltså inte alla typer av flammor som förtjänar denna distinktion”.
Professor i astronomi vid avdelningen för fysik och astronomi vid Tufts University, Kenneth R. Lang skriver:
”En ljuslåga är en plasma, liksom alla stjärnor i universum”.
M. Ikeya skriver:
”En negativt laddad sfär i en Van de Graaff-generator drar till sig positiva joner i ljusflammans plasma. Även om flammplasman normalt rör sig uppåt i den uppvärmda konvektionsströmmen dras den ner mot sfären eftersom de tunga positiva jonerna attraheras och drar med sig alla andra komponenter i flamman neråt, inklusive negativt laddade komponenter med låg densitet.” (Se referens för illustration)
Typer av flamplasma
Alfred von Engel noterar:
”… det finns speciella typer av flamplasma, t.ex. plasma i svala flammor eller flammor vid lägre tryck, som skiljer sig från det som vanligen kallas för en flamma. ”En annan typ är den atomära flamman, som produceras av en elektrisk urladdning. Man vet att detta uppstår när en glöd- eller bågurladdning passerar genom en gas, varvid dissociation av gasmolekylerna äger rum. På detta sätt kan atomärt väte, atomärt syre och atomärt kväve produceras. den atomära vätebrännaren användes först för svetsning. Smältning sker inte under påverkan av den korta bågflamman, utan på grund av att väteatomerna rekombineras till molekyler på ytan, varvid en energi på cirka 100 kcal/mole eller 4,5ev frigörs. ”En annan typ av flamplasma produceras till exempel i sällsynta molekylära gaser genom att tillämpa stora högfrekventa ringurladdningar på den strömmande gasen. En flamma av mycket varm (10 000 till 12 000 K) exciterad gas uppstår…”
Flamplasma vid elproduktion
Alfred von Engel skriver:
”Ett av de nuvarande intressena för flamplasma i tekniska problem är magneto-hydrodynamisk elproduktion. Kolväteflammor leds genom en kanal över vilken ett starkt magnetfält appliceras. Elektroder vinkelrätt mot fältet och gasflödet, men inte nödvändigtvis motsatta varandra, utgör polerna i en generator som utnyttjar principen för Faradays dynamo, där koppartrådarna här ersätts av en snabbt rörlig joniserad gas (66)”.
Fotnoter
- Plasma and Flames – The Burning Question (PDF) publicerad 2008 av Coalition for Plasma Science
- Contemporary Physics Education Project
- Francis F. Chen, Introduction to Plasma Physics and Controlled Fusion (1984) Springer, 421 sidor, ISBN 0306413329 ACADEMIC BOOK
- Chen, Ibid. Sida 12.
- A. von Engel och J.R. Cozens, ”Flame Plasma” in Advances in electronics and electron physics, by L. L. Marton, Academic Press, 1976, ISBN 0120145200, 9780120145201 (Sidorna 99-144)
- Kenneth Lang at Tufts University
- Kenneth R. Lang, Sun, earth, and sky, Springer, 2006, ISBN 0387304568, ISBN 9780387304564, 284 sidor. (Sid 25)
- M. Ikeya, ”Earthquakes and animals: from folk legends to science”, World Scientific, 2004, ISBN 9812385916 ISBN 9789812385918, 295 sidor. Sidan 196
- A. von Engel och J.R. Cozens, ”Flame Plasma” in Advances in electronics and electron physics, by L. L. Marton, Academic Press, 1976, ISBN 0120145200, 9780120145201 (Sidorna 142-143)
- A. von Engel and J.R. Cozens, ”Flame Plasma” in Advances in electronics and electron physics, by L. L. Marton, Academic Press, 1976, ISBN 0120145200, 978010120145201 (Pages 143)
Se även
- A. Von Engel & J. R. Cozens, ”Origin of Excessive Ionization in Flames”, Nature 202, 480 (2 maj 1964). ”Det har länge varit känt att förbränningsreaktioner av den typ som sker i flammor ibland åtföljs av en extremt hög grad av jonisering och excitering av flamgasen (Ref: Gaydon, A. G. , och Wolfhard, H. G., Flames (Chapman and Hall, London, 1960).).”
- ”Is fire a plasma?” på webbplatsen Physics Forum.
- What’s In A Candle Flame? – Video på YouTube