تقنية البلازما مناقشة و توضيح أفكار

[أسامة مأمون]

تعرف المادة غالبا بثلاث حالات.. هي الصلبة والسائلة والغازية.. ولكن الحقيقة ان البلازما هي الحالة الرابعة للمادة..

فما هي حالة البلازما..؟

هي عبارة عن غاز ذراته في حالة تاين مع شحنة موجبة فحينما تفقد الذرة او تكتسب الكترونا تسمى الايون.. وهذا الايون يحمل اما شحنة سالبة او موجبة ..
.. ويكون هذا التاين عادة بعد تعرض الغاز لطاقة عالية تفصل الالكترونات عن الذرات.. ويمكن لهذا الغاز في هذه الحالة ان يكون موصلا للكهرباء ويتاثر ايضا اذا تعرض لحقل مغناطيسي..

وحين يصدم هذا الالكترون المنفصل عن ذرته بالكترون اخر او بذرة اخرى.. ينتج عنه طاقة هائلة تعطي البلازما خاصيتها المميزة واستخداماتها المتعددة..

عادة ما يكون الغاز المستخدم لانتاج البلازما هو غاز النيتروجين او الاوكسجين او النيون..

توصف حالة البلازما على انها الحالة الاكثر شيوعا في الكون.. فالشمس تحتوي على غازات في درجات حرارة عالية وهي في حالة البلازما.. وكذلك بقية النجوم.. وكذلك ايضا الاغلفة الجوية المحيطة بعدد من الكواكب..

http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/2/26/Plasma-lamp_2.jpg/300px-Plasma-lamp_2.jpg

البلازما حين تعرضها لموجات كهربائية تعطي أضوءا بالوان واشكال مختلفة..

ما هي استخدامات البلازما..؟

تستخدم البلازما في عدة مجالات مثل قص المعادن..

http://omahaautomation.com/images/plasma_cutter.jpg

تستخدم البلازما لقص المعادن كالحديد عن طريق تمرير غاز بضغط عالي في انبوب ضيق يوجد في وسطه قطعة حديد تحمل شحنة كهربائية سالبة..
حينما يقوم الجهاز بلمس المعدن المراد قصه والذي يكون موصولا بشحنة موجبة.. تنتج شرارة قوية جدا داخل الانبوب الملئ بالغاز المضغوط فيتحول الغاز الى حالة البلازما مطلقا طاقة كبيرة وحرارة كبيرة قد تصل لـ 16,649 درجة مئوية وبسرعة قد تصل لـ 6,096 متر بالثانية وهي كافية لصهر المعدن المراد قصه..

http://www.electricalfun.com/images/Plasma_cutting_diagram.jpg

وتستخدم البلازما في صناعة التلفزيونات عالية الدقة...

http://aboutgadgets.net/wp-content/uploads/2009/05/samsung-hdtv-plasma.jpg

عبر وضع خلايا متناهية في الصغر تحتوي على غاز الزينون داخل شرائح من الزجاج والمواد الموصلة للطاقة لانتاج اضاءة بكميات والوان مختلفة حسب الصورة المراد عرضها..

http://static.howstuffworks.com/gif/plasma-display-wide.jpg

او في الانارة الغير مكلفة والمتوفرة باشكال وانواع متعددة..

http://www.greenpacks.org/wp-content/uploads/2008/03/luxim-plasma-light-bulb.jpg

وغيرها..

وكذلك ظاهرة الاورورا او توهج طبقات الغلاف الجوي في ساعات الفجر الباكرة هي ايضا متعلقة بحالة البلازما..

http://akjournalist.files.wordpress.com/2008/10/aurora-borealis.jpg

امل ان تكونوا قد استمتعتم واستفدتم من الموضوع..

ملاحظة بعض النصوص قد تكون منقولة من مواقع عربية
و أخرى من مواقع أجنبية عن طريق الترجمة
و ذلك للإفادة

[iiirrr]

موضوع رائع
سلمت يداك.

[abdullah1200]

موضوع ممتاز
لان البلازما شيء جديد ولا زالت الابتكارات بواسطة حالات البلازما مستمرة

شكرا لك

[ahmed115]

جزاك الله خير يااخ اسامة مواضيعك دائما جديدة ومثمرة

[mohamedse]

السلام عليكم

شكرا لك أخى الكريم أستاذ أسامة على الموضوع الجميل
و هل هناك تجارب بسيطة يمكننا القيام بها لكى تفتح لنا الطريق لخوض تجارب متنوعة فى هذا المجال

[أسامة مأمون]

نعم يوجد تجارب سأعرضها لكم قريبا

[أسامة مأمون]

و هذه فيديوهات توضح طريقة عمل البلازما و سأقوم بترجمتها لاحقا

http://www.youtube.com/watch?v=mJJydOxHwZU

http://www.youtube.com/watch?v=WXDgxpvrAHk&feature=related

[أسامة مأمون]

http://www.youtube.com/watch?v=bs-Uk511S

[أسامة مأمون]

فى هذة الصورة نستعرض مكونات الجزء القاطع

http://www.electvillage.com/upload//uploads/images/qariya-33010db78c.gif

1- القطب السالب و هو إليكترود شحن غاز القطع
2-غاز القطع (أكسيجين نيتروجين أرجون نيون بخار ماء ) أيا كان من هذه الغازات و قدرتها الحرارية
3-غاز المحاذاة و هو يجعل البلازما مستقيمة أحادية الإتجة ممكن أن يكون هواء
4-القطب الموجب و المعدن المراد قصه و هذا الطب يجب أن يكون موصل بالأرضى حتى لا يصعق من يقطع المعدن
كيف يتم تحويل المادة من الحالة الطبيعية الى حالا البلازمة
و ما هى درجة حرارة القطع
على الجهاز المبين أعلاه أن يكون موصل بمصدر جهد مرتفع بالكيلو فولت و أن يكون عالى التردد
القطب الحى فى المعدن و القطب السالب فى ألة القطع
فى حالة تشغيل الجهاز قى وجود ضغط عالى من غاز القطع و الكهرباء تتفكك
الجزيئات فمثلا جزيئات الماء على سبيل المثال h2o فتتفكك الى H H O متفكك فى حالة البلازما و عن طريق كسر الربطة الهيدروجينية للماء تتكون طاقة عالية جدا قد تصل الى 16000 درجة مئوية أى أقوى من الليزر
ووظيقة غاز المحاذاة جعل اللهب أو طاقة البلازما فى خط مستقيم غير محايد

[أسامة مأمون]

كيف تتم حالة البلازما
نحن نسمع عن التحليل الكهربى و أى تفاعل ينج عنه حرارة سواء بالإنبعاث أو الإمتصاص
فالبلازما تفاعل كميائى بين الكهرباء و المادة فى وجود التيار المتغير الشدة و الإتجاه
أى أن المادة تعتبر موصلة للكهرباء فى حالة الجهد و التردد العاليين
و هذا مما يسبب تفكك ذرات المادة عن بعضها مكونة طاقة هائلة قادرة على غليان المعادن
و هناك بعض التقنيات لم تختبر بعد و هى التفاعلات النووية بالبلازما
حيث تكون على إنتاج العناصر بالبلازما حيث تتفكك الأنوية بعد فقدها للإليكترونات من جراء الطاقة العالية

[mohamedse]

السلام عليكم

شكرا لك أستاذ أسامة على المعلومات القيمة و عندى بعض الأسئلة بخصوص هذا الموضوع

هل لكل عنصر أو مركب (كالماء) له جهدد معين و تردد معين لكى يتم التفاعل ؟
ما هو مقدار التردد و الجهد لأى نوع من الأنواع السابق ذكرها ؟
هل التفاعل هذا له أضرار كأنطلاق النيوترونات مثلا التى تؤثر على جسم الأنسان ؟
لماذا لا يحدث تفاعل هيدروجينى بأستخدام البلازما ؟

[أسامة مأمون]

فى مركز البلازما يطلبون أجهزة ذات جهود و ترددات مختلفة
و أعتقد أنه كلما زاد الجهد و التردد كان أفضل ولا يشترط ثبات الجهد و التردد
لكل مركب لأنه كما قلت سابقا مثل التحليل الكهربى و بالجهد العالى و ضعض الغاز القاطع تتم عملية البلازما للقطع
التفاعل ليس له أضرار سوى الكهرباء عالية الجهد حيث أن العامل يلبس بزة
تمنعه من هذه الجهود العالية
سأقول رأيي فى أخر سؤال و هو أنه تقريبا لم يتوصل لغاز معين يمكنه إطلاق طاقة أثناء تفككه تعادل طاقة الإندماج النووى أو وجد لكنه سرى

[mohamedse]

السلام عليكم

فى مركز البلازما يطلبون أجهزة ذات جهود و ترددات مختلفة
و أعتقد أنه كلما زاد الجهد و التردد كان أفضل ولا يشترط ثبات الجهد و التردد
لكل مركب لأنه كما قلت سابقا مثل التحليل الكهربى و بالجهد العالى و ضعض الغاز القاطع تتم عملية البلازما للقطع
التفاعل ليس له أضرار سوى الكهرباء عالية الجهد حيث أن العامل يلبس بزة
تمنعه من هذه الجهود العالية
سأقول رأيي فى أخر سؤال و هو أنه تقريبا لم يتوصل لغاز معين يمكنه إطلاق طاقة أثناء تفككه تعادل طاقة الإندماج النووى أو وجد لكنه سرى

شكرا على المعلومات و متابع معك بأذن الله

[أسامة مأمون]

أين توجد البلازما؟

تشكل البلازما 99% من المادة المكونة للكون .وللبلازما أمثلة كثيرة في الطبيعة ، فالنجوم والشمس والبرق كلها أمثلة على البلازما .
هذه البلازما تكون عند درجات حرارة عالية وكثافة عالية ايضا، وتتغير هذه الظروف من مكان إلى آخر، فعلى سبيل المثال تبلغ درجة حرارة مركز الشمس عشرة ملايين درجة مئوية بينما على سطحها فإن درجة الحرارة تصل إلى ستة الاف درجة مئوية، ومن هنا فإن البلازما داخل الشمس تختلف تماما عن خارجها. ولكن على الكرة الأرضية حيث توجد المادة غالبا فى الحالة الصلبة، وطبقات الغلاف الجوى عبارة عن غاز غير متأين، أى أنه لا يوجد حالة بلازما طبيعية على سطح الأرض.

لاحظ هنا طريقة تفكك الذرات من المركبات العنصرية أو المواد

http://chembytocom.jeeran.com/plasma4.gif

التطبيقات الصناعية للبلازما في حياتنا

الدوائر الالكترونية المتكاملة

معظم الدوائر المتكاملة المعقدة جدا والتى تدخل فى تركيب كل جهاز الكترونى، هذه الدوائر الالكترونية تحتوى على عشرات الالاف من الترانزستورات والمكثفات موصلة ببعضها البعض بواسطة اسلاك قطرها فى حدود 0.1 ميكرومتر، هذا النوع من التكنولوجيا الدقيقة والمعقدة تصنع باستخدام البلارما، حيث تقوم البلازما بنحت الدوائر الالكترونية على شريحة السيليكون بناءا على القناع المعدنى الموضوع امام الشريحة.


شاشات البلازما

http://chembytocom.jeeran.com/plasmaNotebook%20computer.jpg

مبدأ عمل شاشات البلازما يعود إلى العام 1964 في جامعة الينويز الأمريكية، ولم تكن الفكرة اكبر من شاشة مكونة من نقطة ضوء تم منذ ذلك اوقت وحتى نهاية الستينات العمل على تطوير شاشة متكاملة من نقط الضوء هذه وهذه الشاشة كانت صغيرة وتعطي صور غير واضحة وكانت فكرة الحصول على شاشة مسطحة وكبيرة وجودة عالية في ذلك الوقت كمشهد من الخيال العلمي، ولكن مع تطور العالم الرقمي تم الوصول إلى شاشات عالية الجودة وتغطي مساحة كبيرة حديثا سمعنا على شاشات تلفزيونية من نوع اخر تسمى شاشات البلازما plasma flat panel display هذه الشاشات يمكن ان تصل الى 60 انش أو أكثر وسمكها لا يزيد عن 15 سنتيمتر ويمكن تعليقها على الجدار كالصورة هذا بالاضافة إلى العديد من المزايا والخصائص التي تعطي رفاهية ومتعة مشاهدة أكثر من التلفزيونات التقليدية, فمنذ أكثر من 70 عاماً اعتمدت اجهزة التلفزيون على شاشات الكاثود Cathod ray tube. حيث تتكون شاشات الكاثود من مدفع الكتروني في انبوبة مفرغة وتنطلق الالكترونات المعجلة باتجاه شاشة فسفورية، وباستخدام مجالين كهربيين متعامدين يمكن مسح الشعاع الالكتروني على الشاشة بمعدل يصل الى 25 مرة في الثانية، تعمل الالكترونات عند سقوطها على ذرات الفسفور المونة للشاشة على اثارتها مما تجعلها تعطي ضوء لتتخلص من اثارتها. هذا الضوء المنبعث من تلك العناصر الضوئية (ذرات الفسفور) تكون الصورة التي نشاهدها. هذه الصورة التي نحصل عليها من شاشات الكاثود صورة واضحة ومقبولة ولكن حجم الشاشة الكبير مما يعني عمق كبير لجهاز التلفزيون ويصبح الجهاز ثقيل ويشغل حيز كبير من الغرفة الموجود بها.

البــــــــــلازما و الصـــــــــــوف الذهبــــــــــي

فقد توصل مجموعة من الخبراء المختصين في مجال فيزياء البلازما تابعة إلى أحد معاهد أكاديمية العلوم الروسية في موسكو، إلى تصنيع الصوف الذهبي باستخدام أجهزة توليد البلازما. إذ تم التوصل إلى إنتاج غشاء معدني سمكه 3 ميكرونات (الميكرون يساوي جزءا من مليون جزء من المتر)، لأجل إكساء قطع الفراء.
والجهاز المستخدم عبارة عن حجرة محكمة الإغلاق مملوءة بغاز الأركون، وهو أحد الغازات الخاملة التابعة إلى الزمرة الثامنة من الجدول الدوري، عدده الذري 18. بالإضافة إلى ذلك، تحتوي الحجرة على قطبين متضادين، القطب السالب يكون المصدر الذي ينطلق المعدن المستخدم منه، ويقابله على الجانب الآخر من الحجرة القطب الموجب، وتوضع المادة المطلوب إكساؤها بالمادة المعدنية بين القطبين. وعند إجراء عملية إكساء الفراء بالذهب توضع قطعة الفراء في داخل الحجرة وتتم العملية بواسطة التفريغ الكهربائي بين القطبين الذي يؤدي إلى تبخر مادة القطب السالب وتشتتها إلى الحالة الذرية أي تحول معدن الذهب إلى ذرات متناثرة داخل الحجرة وتتحول هذه المادة إلى حالة البلازما، أي الحالة التي تكون فيها المادة عالية التأيّن وتحتوي على أعداد متساوية من النويات الذرية المؤيّنة والإلكترونات الطليقة. بعد ذلك تترسب أيونات الذهب المتطايرة بسرعة هائلة على شعرات الفراء. وتنجز هذه العملية بسرعة مفرطة، حيث لا تسمح للطبقة الرقيقة من شعيرات الفراء بتحسّس درجة حرارة البلازما التي تصل لغاية 100000 درجة مئوية.

صــــــــــــواريــــــخ البــــــــــــلازمـــــــــــــــــــــا


http://chembytocom.jeeran.com/plasmasa.jpg


صواريخ البلازما أكثر فعالية من الصواريخ الكيماوية لناحية الوقود. لأنها تستخدم الطاقة الكهربائية من الألواح الشمسية أو من مصادر الطاقة النووية للمركبة, مثل تحويل غاز خـامد الى بـلازما, اي غاز إلكـتـروني مكوّن من مزيـج من الآيونات والإلكترونات يمكن أن يخضع لقوى كهربائية ومغناطيسية, ما يسرع البلازما ويولد قوة دفع تفوق عشرات الكيلومترات في الثانية".


مصبــــــــــــــــاح فلـــــــــورســــــــــنت http://chembytocom.jeeran.com/plasmaFlorescent.jpg

فعند مرور التيار الكهربى داخل غاز الزئبق تحت ضغط منخفض فإنه يعمل على تأين الغاز مخلفا خليطا من الأيونات الموجبة والالكترونات، ما تلبث ان تتحد مع بعضها البعض وتكون النتيجة انبعاث الضوء الساطع، وتستمر العمليتين التأين والاتحاد طالما استمر التيار الكهربى فى السريان.

البلازمـــــــــــــا حافظــــة على نظافــــة البيئـــــة

الملوثة للبيئة معتمدين على العمليات الكيميائية الفريدة التى تتم داخل البلازما. حيث يمكن ان تقوم البلازما بتحويل المواد السامة المنبعثة من مداخن المصانع ومن عوادم السيارات مثل غاز اكسيد الكبريت (SO) واكسيد النيتريك (NO) إلى مواد غير سامةيجدر الاشارة هنا أنه تم حديثا التوجه إلى معالجة الغازات المنطلقة من عوادم السيارات، حيث تم تركيب جهاز بلازما فى عادم السيارة ليعالج الغازات السامة قبل خروجها إلى الجو.

[أسامة مأمون]

و هذا لرابط هو لمركز تكنولوجيا البلازما بجامعة الأزهر
http://azhar.edu.eg/pages/plasma_center.htm