物质的第四态――等离子态

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晚上，小林和爸爸妈妈一起去逛街。看着五光十色的霓虹灯把城市装扮得花枝招展，爱动脑筋的小林问：“爸爸，这霓虹灯是怎么发光的？”爸爸最喜欢回答小林的提问，他一下子拉开了讲课的架势：“霓虹灯管通电后，就会产生出物质的第四种状态―――等离子态……”小林可不像爸爸课堂上那些守规矩的女生，没等爸爸说完，就插嘴了：“只听说物质有固、液、气三种状态，比如冰是固体；给冰加热，它就会升温熔化成水，水是液体；给水加热，它会汽化成水蒸气，水蒸气是气体。没听说过物质还有第四态呀？等离子态是什么状态？”

妈妈不愧是有经验的教师，最善于启发：“小林，你知道水蒸气是由什么微粒组成的吗？”“水分子呀，”小林干脆地回答，“我还知道，水分子是由氧原子和氢原子组成的，原子是由原子核和核外电子组成的。”爸爸接过话头，继续讲解：“若再给水蒸气加热，使它温度再升高，水分子的运动速度就会更快，水分子之间互相碰撞的机会就增多。当碰撞的能量足够大时，水分子就会被撞“碎”，分解成氧原子和氢原子，这时的气体就是由原子组成了。若使原子气体的温度再升高，那么原子的运动速度又会更快，原子之间互相碰撞的机会也更多。当碰撞的能量足够大时，原子也会被撞“碎”，就是原子中的一个或几个电子被撞出来，可以在空间里自由运动。这种电子称为自由电子。而少了电子的微粒就带正电，称为正离子。如果温度特别高，原子中的电子可以全部被碰撞出来，只剩下一个的原子核。在几千摄氏度的高温下，气体中几乎所有的原子都会变成电子和正离子（包括的原子核）。由于电子带的负电荷总数和正离子带的正电荷总数是相等的，所以这时不再叫气体而叫等离子体。物质的等离子体状态就是等离子态。”

“普通气体是由中性分子组成的，难导电。而等离子体是由自由电子和的原子核或正离子组成的，能导电。就像金属和导电溶液一样。对吧？”“对。不过等离子体的导电能力更强。”

小林伸手靠近低处的霓虹灯管，疑惑地问：“手靠近灯管几乎没有热的感觉，怎么会有几千度的高温，管内又怎么能是等离子体呢？”“产生等离子体的方法很多，除高温外，还可以采用放电，使用x射线、γ射线、激光等产生人工等离子体。当有电流通过充有汞蒸气的霓虹灯管时，汞原子中的电子受到激发而脱离原子核的束缚，这样就能产生等离子体。霓虹灯里充有不同的惰性气体，管内壁涂有不同的荧光粉，霓虹灯就能发出不同颜色的光。”爸爸解释着。

“自然界有没有等离子体？”小林又问。“有，在雷雨天，空中电闪雷鸣，也会产生等离子体。地球大气层的上层，距地面几百千米处的电离层中的主要微粒质子、电子，就是处于等离子态。太阳完全是由等离子体组成的。”爸爸有问必答。

“等离子体有哪些应用？”小林追问。“工程上利用等离子束切割金属，极细的等离子束可以代替外科手术刀。在受控热核反应中，利用等离子体产生极高的温度。”爸爸解答着。“将来，我要用等离子体来做喷气发动机的燃料，为宇宙飞船提供强大的动力，发射更大型的宇宙飞船，到太空去遨游。”小林憧憬着美好的未来。