Плазма

Жамбыл облысы, Байзақ ауданы, «Кеңес» орта мектебінің
физика - математика пәнінің мұғалімі: Жақсылықова Эльмира

Сабақтың тақырыбы: Плазма.
Сабақтың мақсаты: 1) Білімділік: Плазма, плазманың қасиеті, космостық кеңістіктегі плазма және плазманың практикалық түрлі салада қолданылуы туралы оқушылардың түсіне білуі.
2) Тәрбиелік: Оқушылардың ғылыми дүниеге, қоршаған ортаны қорғауға көзқарасын қалыптастыру, пәнге деген сүйіспеншілігін арттыру. Оқуды өмірмен байланыстыру, оқушыларды өзін - өзі басқаруға баулу.
3) Дамытушылық: Оқушыларды плазма туралы ғылымдарының болашағына қызығушылығын ояту.
Сабақтың түрі: Дөңгелек стөл. (сабақ - конференция.)
Көрнекіліктер: Таблица, плакат, слайд. Пәнаралық байланыс: Астрономия, химия, қоғам тану, қазақ тілі, тарих.
Сабақтың жоспары: І. Сабақтың ашылуы туралы хабарлау және мамандарды таныстыру.
ІІ. Қатысқан өкілдердің пікірлері, журналистің сұрақтары.
а) І топ: «Ғылыми қызметкерлер» - Плазма және плазманың қасиеті, ашылуы, лазер туралы.
б) ІІ топ: «Инженерлер» - МГД - генераторы плазманы пайдаланудың жетістігі, плазманың практикалық қолданылуы, ол қандай жерлерде пайдаланылады.
в) ІІІ топ: «Дәрігерлер»- лазер сәулесінің медицинадағы ролі туралы.
г) IV топ: «Физик - теоретиктер» - плазманың біздің өмірімізде қандай мәні бар екендігі, термоядролық энергия - энергияның жойқын көзі, плазманың алғы жетістігі - голография туралы. д) V топ: «Астрономдар» - астрономия плазма туралы. Космостық кеңістіктегі плазма туралы.
ІІІ. Дөңгелек стол сабағының қорытындысы. Жеңімпаз топқа «Плазма тақырыбына үздік жауап бергені үшін» деген жазуы бар құттықтау қағазы беріледі.

Сабақтың барысы: Журналист: -«Сенде бір кірпіш дүниеге, кетігін тап та бар қалан» деп ұлы Абай атамыз айтқандай біздің бір сәт мамандар ролін атқарып сабақ жүргізуімізге рұқсат етіңіздер. Бүгінгі конференциядағы «Плазма» туралы тақырыпта өздеріңізді толғандырып жүрген көкейтесті ойларыңызды ортаға салуға, шығармашылық кездесуге бас қостырып отырмыз. І - ші «Ғылыми қызметкерлер» тобы өздеріңізге берілген тапсырма бойынша ойларыңызды ортаға салыңыздар. 1) Ғылыми қызметкер: - Аристотель төртінші күй «от» дегенді қосқан.
Әрине, Аристотельдің бұл «оты» қазіргі физика «плазмасынан» әлдеқайда алыс. Төртінші күй - плазма туралы ағылшын физиктері Фарадей және Крукс өз ойларын айтқан еді. Плазманың зарядталған бөлшектерінің қозғалғыштығы үлкен болғандықтан плазма электр және магнит өрістерінің әсерінен жеңіл орын ауыстырады. Плазманың зарядталған бөлшектерінің арасында ара қашықтыққа байланысты баяу кемитін кулондық күштер әсер етеді. Плазмада әр текті тербелістер мен толқындар оңай пайда болады. Жоғары температурада толығынан иондалған плазма асқын өткізгіштерге жуықтайды. Өте төмен температурада барлық заттар қатты күйде болады. Қыздырғанда зат қатты күйден сұйыққа, ал одан кейін газ күйіне ауысады.

Жоғары температураларда шапшаң қозғалған атомдар мен иондардың соқтығуларының есебінен газдардың иондалуы басталады. Зат плазма деп аталатын жаңа күйге ауысады. Плазма іс жүзінде оң және теріс зарядтарының тығыздығы бірдей толық немесе жарым - жартылай иондалған газ. Сонымен плазма тұтас алғанда электрлік бейтарап болады. Газдардың қыздырудан иондалуымен қатар, плазма әр түрлі сәуле түсуден немесе шапшаң зарядталған бөлшектермен газдың атомдарын атқылау арқылы пайда болуы мүмкін. Бұл төмен температуралық плазма деп аталады.

2) Консултант. – ХХ ғасыр физикасының ең ғажап жаңалықтарының бірі - лазер. Лазердің ашылуы адамзаттың арманының іске асуы десе де болады. Лазерлер - барынша күшті кванттық жарық көздері. Металдарды кесу, пісіру, геодезия, байланыс, телевизия, спорт, микроэлектроника салаларында бейбіт жасампаздық мақсатында пайдаланылады. Еліміздің көптеген жерлерінде ауылшаруашылық дақылдарын себу алдында тұқымды лазер сәулесінен өткізеді, сонда тұқымның сапасы артады. Оған қоса лазер құрылыс орнын дәл мөлшерлейтін құрылысшы мамандығын, инженер, тергеуші, зергер, киім пішуші, шебер сияқты мамандарға қолқабыс етуде.
3) Лаборант. – Лазердің түрлерінің бірі – газдық лазер. Газдық лазерлерде гелий және неон инертті газдарының қоспасы пайдаланылады. Құрылысы қарапайым және сенімді жұмыс істейтін болғандықтан гелий - неондық лазерлер кеңінен қолдау тапты. Газ разрядтық түтік гелий және неон газдарының қоспасымен толтырылады. Түтіктің ұзындығы 15 см - ден - 2м - ге дейін болады, диаметрі - 8мм шамасында. Қоспаның қысымы 0, 75 мм. с. б. мөлшерінде. Гелий - неондық лазер толқын ұзындығы 0, 63 мкм сәуле шығарады, бұл толқын ұзындығы спектрдің қызыл түсіне сәйкес келеді.

ІІ. «Инженер» тобының мүшесі. – Құрылыстарда, шеберханада металл пісіру жұмыстары кезіндегі ацетиленнің жарқыраған жалынын байқаған боларсыздар. Онда ешқандай бықсыған жалын байқалмайды. Біз ацетиленнің бықсыған жалынын көз шағылысатын жарқыраған жалынға айналдыра аламыз, бұл үшін түтік арқылы жалынға қосымша металл пісіру үшін оттегін үрлеу керек. Осының нәтижесінде ацетилен толық жанумен қатар жалынның температурасы 30000С дейін барады. Лабораторияда және өнеркәсіпте ацетиленді көбінесе карбид әдісімен алады. Ол үшін кальций карбидіне су құйса, ацетилен көп мөлшерде бөлінеді.
Химиялық формуласы көрсетіледі. Cа С2+2Н2О→ С2Н2+Са(ОН) 2 Cа С2 - кальций карбиді. (көкшіл) С2Н2 - ацетилен Са(ОН) 2 - кальций гидро оксиді (негіз) (бачоктың түбінде қалатын, шығарып тастайтын.)
2) Консултант. - Елімізде магнитогидродинамикалық генератор - МГД жасау табысты жүргізілді. Жылу энергиясының электр энергиясына бірден айналуы табиғи газ органикалық отынның жануы кезінде 2500 - 3000К температурада жану өнімі артып, үлкен өткізгіштік қасиетке айналады. Магнит өрісінде қозғалатын ионданған қызған газ - плазма ағынының механикалық энергиясы тікелей электр энергиясына айналады. Электромеханикалық индукциялық генераторда өткізгіш ролін электрөткізгіш металл ротор атқарса, ал МГД - генераторында электрөткізгіш плазма ағыны болады.
3) Инженер. – Келешекте плазманы пайдаланудың МГД - ң п. ә. к - і 50 - 60% болуы мүмкін және МГД қондырғысын атом станцияларымен қатар пайдалану мүмкіндігі бар. 1971 жылы МГД - генераторының 20 - 25 МВт қондырғысының зерттеу жұмыстары жүргізілді, Рязанск ГРЭС - не орнатылды. МГД - генераторының басты құрылысы табиғи газ, электромагнит, ауа қыздырғыш, бу турбинасы т. б.
4) Экспериментатор. – Жарнамалық жазуларға арналған және күндізгі жарық шамдарындағы жарқыраған түтіктерде солғын разрядтың оң бағаналық плазмасы қолданылады. Күндізгі жарық шамдарында сынаптың буынан разряд өтеді. Шыны түтікше арнайы құраммен - люминоформен, яғни плазма сәулесінің әсерінен өзі жарық шығара бастайтын қабатпен қапталады. Люминофор шығаратын жарығының құрамы ақ жарыққа жақын болады. Кешке қарай әсіресе қала көшесін араласақ, барлық жерде күндізгі жарықтың лампыларын көреміз. Стартерлі люминесценттік лампыны қосады.
ІІІ. «Дәрігерлер» тобы. – Қатты денелік және газдық лазерлердің бірқатар типтері медицинада тері, көз ауруларын емдеу, хирургия, ине терапиясы т. б. мақсаттарда нәтижелі пайдаланып жүр. Лазер сәулесінің жәрдемімен хирургиялық операция жасауға мысалы көз түбінен ажырап кеткен торды «жапсыра пісіруге» болады. Лазерлік «пышақпен» кесілген ағзадан қан шықпайды және операциядан кейінгі аурудың, жараның асқыну ықтималдығы азаяды. «Медик". – Хирургиялық лазерлік қондырғы арқылы Қазақстанда алғашқы операцияны Алматы медицина институтының кафедра меңгерушісі, доцент Т. Көкеев жасады.
Мұндай операциялардың саны қазір көп. Бүгінде лазерлерді қатты қансыраған ішкі органдарға операция жасау үшін де қолданып жатыр. «Тіс дәрігері». - Лазер сәулесінің шоғымен тіс ауруын емдеуге, яғни тістің ауырған жерін оп - оңай ойып алып тастауға мүмкіндік болып отыр. Бұл лазер сәулесі тістің ақаулы жерін өзі іздеп тауып алады. Оның себебі бар. Тіс эмалі ақ жарықты кері шағылдыратыны аян ғой. Сондықтан лазердің «нәзік» сәулесі тістің сау бөлігіне зиян тигізбейді. Ал, операция соншалықты тез өтетіндіктен тіс ауырып та үлгермейді. Міне, сиқырлы лазер сәулесі осындай «нәзік» операция да атқара алады.
ІҮ. «Физик - теоретик» тобы. Консултант. - 1955 жылы совет физиктері И. Н. Головин мен Н. А. Явлинскийдің басшылығымен магнит өрісіндегі дөңгелек электр разрядын зерттеу қолға алынды. И. Н. Головин бұл 250 кА ток күшіне есептелген қондырғыны «токамак» деп атады. Бүкіл дүние жүзі ғалымдары қазірде сол атауды қолданады. Бүгінде дүние жүзінде 50 - ге тарта токамак қондырғылары бар. «Токамактың» құрылысы трансформатор және олардың орамдары, лайнер, мыстан жасалған қабат, плазманы бақылап отыратын көзден тұрады. (Токамактың схемасын көрсетіп тұрып айтады.) Лаборант. – Термоядролық энергия - энергияның жойқын көзі. Сондықтан, термоядро энергетикасын игеру саласындағы зерттеулер одан әрі дамытылуда. Жерден басқарылатын термоядролық реакцияны жүргізу үшін плазманы жіңішке шоққа айналдырып, ыдыс қабырғасына жуытпай қоршалған магнит өрісі арқылы сығымдап плазма шнурын ұстауға болады. «Токамак - 15» (Т - 15) эксперименті бұл И. В. Курчатов атындағы Атом энергиясы институты күн центріндегі температура Т= 15000000К плазманы іске қосқаны. (1989) Сондай - ақ, «Токамак - 20» (Т - 20) қондырғысы физикалық эксперименттер, зерттеу жұмыстары үшін қызмет ететін болады, электр энергиясын береді. Жер асты қазба байлықтары жылдан – жылға азаюда, алайда ғалымдар термоядролық энергияны қолдануды жүзеге асырып жатыр. Физик - теоретик. – Білімді болу, ой - өрістің кеңдігі, зерттеу жұмыстарын жүргізу қазіргі заман ағымы. Ал, қоршаған ортаның ластануы, адамдар санының өте аз өсуі, ядролық энергияның адамдарға зиянды әсері, энергетика дағдарысы белгілі. Қуатты атомдық электр станциялары кездейсоқ апатқа ұшыраса, ол айнала қоршаған орта мен адамдарға өзінің зардабын тигізеді. Термоядролық синтездің радиоактивтігі 100 есе атомдықтан аз.
Бұл жерде термоядролық реакцияның тиімділігі туралы айтылады. Термоядролық реакция көп мөлшерде радиоактивті шлак бермейді. Егер апатқа ұшырай қалса аса қауіпті емес. Сондықтан да ғалымдар, ешқандай қазба - байлық отынға тәуелсіз, айнала қоршаған орта қауіпсіз термоядролық яғни сутегі реакциясын басқару сарқылмас энергияның қайнар бұлағы екендігін дәлелдеп отыр. Бұл плазма кереметі. Жер сілкінуі, самолеттің құлауы сияқты авариялар қауіпті емес. Дейтерий мен тритий реакциясы вакуумдық камерада жүретіндіктен аздаған ауаның кіріп кетуі реакцияны өшіреді, ешқандай жарылыс, зиян болмайды. Плазманың ғылымның алғы шебіндегі жетістігі – голография. Голография әдісін 1948 жылы электронды микроскоп саласының атақты маманы, ағылшын ғалымы Д. Габор ашты. Орыс ғалымы Ю. Н. Денисюк өз голографиясының құпиясын 1962 жылы ашты. Голограмманың көмегімен қалпына келтірілген кескінді көрсету қайсы бір ортаны болмасын қатты таңдандырады.
Кескіннің «табиғилығы» соншалық, заттың өзі емес оның кескіні екенін көз жеткізу үшін кейде саусақпен түртіп көргің келеді. Бүгінде біздің елімізде голограмманың техникада, өнерде, фотографияда және тұрмыста кең түрде қолдану жағы жете зерттелуде. Сонымен қатар голограмманы алатын аспаптар түрі де жетілдіріліп дамытылуда. Астроном. – Әлем кеңістігіндегі заттардың басым көпшілігі 99%- ы плазма күйінде болады. Жоғары температураның салдарынан Күн және басқа жұлдыздар негізінен түгелдей иондалған плазмадан тұрады. Күн - сансыз көп жұлдыздардың бірі. Ол өте жарық немесе өте ыстық жұлдыздар қатарына жатпайды. Біздің Күн сары түсті ергежейлі жұлдыз. Ал, ақ жұлдыздардың температуралары жоғары болады, мысалы, Сүмбіле жұлдызының температурасы 10000 К. Ал температурасы 30000 К - ге жуық өте ыстық көгілдір жұлдыздар да бар.
Консултант. – Жұлдыздар мен галактикалардың арасын толтырып тұрған жұлдызаралық орта плазмадан тұрады. Жұлдызаралық ортаның тығыздығы өте аз болады. Жұлдыздардың ыстық плазмасына қарағанда, жұлдызаралық плазманың температурасы өте төмен болады. Біздің планетамызды плазма қоршап тұр. Атмосфераның 100 км - 300 км биіктігі иондалған газ - ионосферадан тұрады. Атмосфераның жоғарғы қабаттарындағы ауаның иондалуы Күн сәулесінен және Күннің шығарған зарядталған бөлшектерінің ағынынан пайда болады. Спутниктердің көмегімен ионосферадан жоғары жердің радиациялық белдеулері орналасқандығы ашылған. Сол радиациялық белдеулер плазмадан тұрады.
Қорытынды. Плазма туралы көп мағлұмат келтірген топ құттықтау қағазын алады. Баға қойылады. Үйге тапсырма: Плазма туралы т. б. ақпарат