Caratteristiche, tipi ed esempi dello stato al plasma

Lui Stato plasmatico È uno dei modi fondamentali in cui è possibile aggiungere la materia ed è il più predominante nell'universo osservabile. Il plasma è costituito da un gas caldo, luminoso e altamente ionizzato, fino a un punto in cui carica proprietà uniche che lo differenziano dallo stato gassoso o da qualsiasi altro gas in particolare gas.

Il plasma che lo vediamo diffuso nelle stelle dei cieli notturni. Quando c'è un numero infinito di stelle nell'universo, così come nebulose e altre entità celesti, è considerato lo stato della questione più importante. Sulla terra viene considerato il quarto stato, dopo il liquido, solido e gassoso.

Lampada al plasma

Il sole è l'esempio più vicino in cui possiamo apprezzare le caratteristiche del plasma in un ambiente naturale. D'altra parte, si verificano fenomeni naturali sulla Terra in cui viene attivato un aspetto momentaneo di plasma, come il fuoco e i raggi nelle tempeste.

Il plasma non è solo associato ad alte temperature (milioni di gradi di Kelvin), ma anche a grandi potenziali elettrici, a luci a incandescenza e a infinita conducibilità elettrica.

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Caratteristiche del plasma

Il plasma delle stelle e delle nebulose compone praticamente l'intero universo osservabile. Fonte: pxhere.

Composizione

La materia è composta da particelle (molecole, atomi, ioni, cellule, ecc.), che a seconda dell'efficacia e delle forze con cui vengono aggiunte, stabiliscono uno stato solido, liquido o gassoso.

Le particelle di plasma sono costituite da atomi caricati positivamente, meglio noti come cationi (+) e in elettroni (-). Nello stato plasmatico della materia non si parla di molecole.

Cationi ed elettroni vibrano a frequenze molto alte che mostrano un comportamento collettivo e non individuale. Non possono separarsi o muoversi senza che l'intera serie di particelle venga disturbato.

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Ciò non accade ad esempio con i gas, in cui i loro atomi o molecole, anche se si scontrano tra loro, hanno interazioni minime e spregevoli.

Formazione

Lo stato del plasma si forma principalmente quando un gas viene ionizzato a causa della sua esposizione a temperature molto elevate.

Cominciamo da un cubetto di ghiaccio. Questo è un solido. Se riscaldato, il ghiaccio si scioglierà in acqua liquida. Quindi, riscaldando a temperature più elevate, l'acqua inizierà a bollire e fuggire dal liquido come vapore, che è un gas. Finora abbiamo i tre migliori stati della materia.

Se il vapore acqueo viene riscaldato a una temperatura molto più alta, in condizioni favorevoli arriverà un tempo in cui i loro legami si romperanno per formare ossigeno libero e atomi di idrogeno. Quindi, gli atomi assorbono così tanto calore che i loro elettroni iniziano ad essere attivati ​​verso l'ambiente circostante. Pertanto si sono formati ossigeno e idrogeno cationi.

Questi cationi finiscono avvolti in una nuvola di elettroni, aggregata dall'azione della comunità e attrazioni elettrostatiche. Si dice quindi che un plasma è stato ottenuto dall'acqua.

In questo caso il plasma è stato formato dall'azione dell'energia termica. Tuttavia, le radiazioni altamente energetiche (raggi gamma), nonché grandi differenze nei potenziali elettrici, possono anche indurre il loro aspetto.

Quasiutralità

Il plasma ha la caratteristica di essere quasiutro (quasi neutro). Questo perché il numero di elettroni eccitati e rilasciati dagli atomi tende ad essere uguale alle magnitudini delle cariche positive dei cationi. Ad esempio, considera un atomo di calcio gassoso che perde uno e due elettroni per formare rispettivamente i cationi⁺ e ca²⁺:

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Ca (g) + energia → Ca⁺(g) + e^-

AC⁺(g) + energia → Ca²⁺(g) + e^-

Essere il processo globale:

Ca (g) + energia → Ca²⁺(g) + 2e^-

Per ogni CA²⁺ Queste forme saranno due elettroni gratuiti. Se ci sono dieci CA²⁺, Allora avranno venti elettroni e così via. Lo stesso ragionamento si applica ai cationi con magnitudini di carico più elevate (CA³⁺, AC⁵⁺, AC⁷⁺, eccetera.). I cationi del calcio e i loro elettroni vanno a integrare un plasma nel vuoto.

Proprietà fisiche

Il plasma di solito ha l'aspetto di essere un gas liquido altamente conduttivo di elettricità, luminoso, caldo e che risponde o è suscettibile ai campi elettromagnetici. In questo modo, i plasmi possono essere controllati o chiusi manipolando un campo magnetico.

Tipi di plasma

Parzialmente ionizzato

Un plasma parzialmente ionizzato è quello in cui gli atomi non hanno perso tutti i loro elettroni, potrebbero esserci anche atomi neutri. Nell'esempio del calcio potrebbe essere una miscela di cationi²⁺, Atomi di CA ed elettroni. Questo tipo di plasma è anche noto come plasma freddo.

D'altra parte, i plasmi possono essere contenuti in contenitori o isolanti mezzi che impediscono la diffusione del calore dall'ambiente circostante.

Totalmente ionizzato

Un plasma totalmente ionizzato è quello in cui i loro atomi sono "nudi", poiché hanno perso tutti i loro elettroni. Pertanto, i loro cationi hanno alte magnitudini di carica positiva.

Nel caso del calcio, questo plasma sarebbe composto da cationi^venti+ (Nuclei di calcio) e molti elettroni di grande energia. Questo tipo di plasma è anche noto come plasma caldo.

Esempi di plasma

Lampade al plasma e luci al neon

Le lampade al plasma offrono una visione stretta e sicura di come si comporta questo stato della materia. Fonte: pxhere.

Le lampade al plasma sono artefatti che adornano qualsiasi camera da letto con luci spettrali. Tuttavia, ci sono altri oggetti in cui possiamo assistere allo stato del plasma: nelle famose luci al neon, il cui nobile contenuto di gas è eccitato dal passaggio di una corrente elettrica a basse pressioni.

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Santo cielo

I raggi che cadono dalle nuvole sono una manifestazione momentanea e improvvisa del plasma terrestre.

Tempeste solari

Alcune "particelle plasmatiche" si formano nella ionosfera del nostro pianeta dal costante bombardamento della radiazione solare. Nelle eruzioni o partner del sole vediamo enormi quantità di plasma.

Aurora boreale

Nei poli della terra c'è un altro fenomeno correlato al plasma: l'aurora boreale. Quel fuoco surgelato ricorda che le stesse fiamme delle stufe delle nostre cucine sono un altro esempio di routine di plasma.

Dispositivi elettronici

Anche il plasma fa parte, in proporzioni più basse, dispositivi elettronici come televisori e monitor.

Saldature e fantascienza

Esempi di plasma li vedono anche nei processi di saldatura, nei raggi laser, nelle esplosioni nucleari, nella sciabola luminosa di Star Wars; E in generale, in qualsiasi arma che ricorda un cannone di energia distruttiva.

Riferimenti

1. Whitten, Davis, Peck e Stanley. (2008). Chimica. (8 ° ed.). Apprendimento del Cengage.
2. Plasma Science and Fusion Center. (2020). Cos'è il plasma? Estratto da: PSFC.MIT.Edu
3. Centro nazionale per la ricerca atmosferica. (2020). Plasma. Recuperato da: segnato.Ucar.Edu
4. Helmestine, Anne Marie, PH.D. (11 febbraio 2020). A cosa è usato il plasma e di cosa è fatto? Recuperato da: Thoughtco.com
5. Wikipedia. (2020). Plasma (fisica). Recuperato da: in.Wikipedia.org