Plasma (estado da materia)

Na Galipedia, a Wikipedia en galego.
Este é un dos 1000 artigos que toda Wikipedia debería ter.
As lámpadas de plasma son vulgares en tendas de bixutería.

O plasma é o estado da materia que ocorre no interior do Sol e demais estrelas; que consiste nunha "sopa" de electróns libres e ións. A materia suxeita ao estado de plasma atinxe temperaturas tan altas que os seus átomos comezan a perder electróns e estes tórnanse libres.

A palabra plasma ven da medicina onde se utiliza para indicar unha perturbación ou estado non distinguíbel. O termo plasma na física, utilizouse pola primeira vez polo físico americano, Irving Langmuir no 1928, cando estudaba descargas eléctricas en gases.

Na superficie da Terra o plasma só se forma en condicións especiais. Debido a que a forza gravitacional da Terra é débil para reter o plasma, non é posíbel mantelo confinado por longos períodos como acontece no Sol. O Sol, así como todas estrelas que emiten luz, atópanse neste cuarto estado da materia. Na ionosfera terrestre, temos o xurdimento da Aurora boreal, que é un plasma natural, así como o lume. Son sistemas compostos por un gran número de partículas cargadas, distribuídas dentro dun volume (macroscópico) onde haxa a mesma cantidade de cargas positivas e negativas.

Este medio recibe o nome de Plasma, e chamouse polo físico inglés W. Clux do cuarto estado fundamental da materia, por conter propiedades diferentes do estado sólido, líquido e gasoso.

Esta mudanza de estado acontece da seguinte forma: ao adicionarmos calor ao sólido este transfórmase en líquido; se adicionarmos máis calor, este transfórmase en gas e se aquecermos este gas a altas temperaturas, obtemos o plasma. Sendo así, se colocarmos en orde crecente conforme á cantidade de enerxía que a materia posúe teremos:

SÓLIDO LÍQUIDO GASOSO PLASMA

A importancia do estudo de física de plasma dáse en función de que, a materia do universo é nun 99% materia ionizada en forma de plasma; ou sexa, no planeta Terra, onde a materia se atopa normalmente nos tres estados: sólido, líquido e gasoso, pódese dicir que en relación ao Universo, vivimos nun ambiente especial e raro.

Como o plasma está a altísima temperatura, a axitación dos seus átomos é tan grande que as colisións entre partículas é moi común, non podendo ser mantido cohesionado o átomo, a forza nuclear forte non é xa capaz de manter o núcleo atómico estábel e nin existen combinacións entre os electróns libres, entón tamén non temos a actuación da forza nuclear fraca.

Exemplos de plasmas[editar | editar a fonte]

O sol é o exemplo de plasma máis identificable.

Algúns exemplos de plasmas son:[1]

Formas comúns de plasma
Producidos artificialmente Plasmas terrestres Plasmas espaciais e astrofísicos:

Propiedades do plasma[editar | editar a fonte]

Parámetros dun plasma[editar | editar a fonte]

Posto que existen plasmas en contextos moi diferentes e con características diversas, a primeira tarefa da física do plasma é definir apropiadamente os parámetros que deciden o comportamento dun plasma. Os principais parámetros son:

Neutralidade e especies presentes[editar | editar a fonte]

O plasma está formado por igual número de cargas positivas e negativas, o que anula a carga total do sistema. Nese caso fálase dun plasma neutro ou case neutro. Tamén existen plasmas non neutros ou inestables, como o fluxo de electróns dentro dun acelerador de partículas, pero requiren algún tipo de confinamento externo para vencer as forzas de repulsión electrostática.

Os plasmas máis comúns son os formados por electróns e ións. En xeral pode haber varias especies de ións dentro do plasma, como moléculas ionizadas positivas (catións) e outras que capturaron un electrón e achegan unha carga negativa (anións).

Lonxitudes[editar | editar a fonte]

A lonxitude de Debye ou de apantallamento electromagnético.[4]

A frecuencia de plasma[editar | editar a fonte]

Así como a lonxitude de Debye proporciona unha medida das lonxitudes nun plasma, a frecuencia de plasma () describe os seus tempos característicos. Se se supón que nun plasma en equilibrio e sen densidades de carga se introduce un pequeno desplazamento de todos os electróns nunha dirección. Estes sentirán a atracción dos ións na dirección oposta, moveranse cara a ela e comezarán a oscilar arredor da súa posición orixinal de equilibrio. A frecuencia desa oscilación denomínase frecuencia de plasma. A frecuencia de plasma dos electróns é:[5]

onde é a masa do electrón e a súa carga.

Temperatura: velocidade térmica[editar | editar a fonte]

Os lóstregos son un plasma que acada unha temperatura de 27 000 °C.

Polo xeral as partículas dunha determinada especie localizadas nun punto dado non teñen a mesma velocidade: presentan polo contrario unha distribución que no equilibrio térmico se describe pola distribución de Maxwell-Boltzmann. A maior temperatura, maior será a dispersión de velocidades (máis larga será a curva que a representa).

Unha medida desa dispersión é a velocidade cuadrática media que, no equilibrio, se denomina tamén velocidade térmica. A temperatura que correspondería a unha velocidade cuadrática media determinada. A velocidade térmica dos electróns é:

O parámetro de plasma[editar | editar a fonte]

O parámetro de plasma () expresa o número medio de partículas contidas nunha esfera con raio a lonxitude de Debye (esfera de Debye). A definición de plasma, segundo a que a interacción electromagnética dunha partícula coa multitude de partículas distantes domina sobre a interacción cos poucos veciños próximos, pode escribirse en función do parámetro de plasma como .[6][7] É dicir, hai un gran número de partículas contidas nunha esfera de Debye. É común referirse a esta desigualdade como "condición de plasma".

Algúns autores adoptan unha definición inversa do parámetro de plasma (), co que a condición de plasma resulta ser .[8]

O parámetro de plasma dos electróns é:

Experiencias con plasma[editar | editar a fonte]

O plasma tamén pode existir en baixas temperaturas, como exemplos podemos citar lámpada fluorescente...

Notas[editar | editar a fonte]

  1. Plasma science and technology (en inglés)
  2. IPPEX Glossary of Fusion Terms (en inglés) Consultado o 28 de outubro de 2011.
  3. "Plasma and Flames – The Burning Question", (en inglés) Consultado o 8 de novembro de 2012
  4. Bittencourt, pp. 7-8
  5. Bittencourt, p. 10
  6. Sturrock, pp. 11-14
  7. Chen, p. 11
  8. Bittencourt, p. 9

Véxase tamén[editar | editar a fonte]

Commons
Wikimedia Commons ten máis contidos multimedia na categoría: Plasma Modificar a ligazón no Wikidata