Das Plasma als vierter Aggregatzustand

Alle Stoffe befinden sich je nach Temperatur, Druck und Zusammensetzung in einem der drei wichtigsten Aggregatzustände fest, flüssig, gasförmig. Bei niedrigen Temperaturen werden alle Stoffe fest - auch wenn hierzu viele Stoffe auf sehr niedrige Temperaturen abgekühlt werden müssen, die wir in unserer natürlichen Umwelt nicht vorfinden. Bei hohen Temperaturen können wir Stoffe verflüssigen (schmelzen) und schließlich verdampfen. Die Temperaturerhöhung von sehr niedrigen zu sehr hohen Temperaturen ist ein Maß für die Energie, die wir dem betrachteten Stoff in Form von Wärme zuführen und die von den atomaren oder molekularen Bausteinen der Stoffe als kinetische Energie in der Form von Schwingungen (Oszillationen), Rotationen oder auch geradlinigen Bewegungen (Translation) gespeichert wird.

Typische Plasmen als Funktion von Elektronenenergie und -dichte. Die senkrechten roten Linien geben die Elektronendichten an, die einem vollionisierten Gas bei Atmosphärendruck (rechts) und einen schwach ionisierten Gas unter typischen Vakuumbedingungen entsprechen (nach: A. Grill, "Cold Plasma in Materials Fabrication", IEEE Press, New York 1994).

Aggregatzustände der Materie als Funktion der mittleren Energie der atomaren Bestandteile: J. Janek / M. Vennekamp (PCI/JLU 2001).

Bei sehr hohen Temperaturen werden zunehmend auch die äußeren Elektronen in den Atomen oder Molekülen angeregt. Betrachtet man die mittlere Energie der Teilchen in einem System, dann lassen sich die Übergänge zwischen den Aggregatzuständen mit typischen Energieschwellen darstellen. Da alle Stoffe bei sehr hohen Temperaturen in den Plasmazustand übergehen, wird häufig vom "vierten Aggregatzustand der Materie" gesprochen.