I vårt daglige liv er det veldig vanlig å se stoffer i de såkalte tre tilstandene (aggregering eller fysisk) av materie, som er: fast, væske og gass. Imidlertid er det en fjerde fysiske tilstand av materie, som ikke er så vanlig her på jorden, men merkelig nok antas det at 99% av alt som eksisterer i universet er i denne fjerde tilstand, kalt plasma.
For å danne plasmaet er det nødvendig at saken i gassform blir oppvarmet til veldig høye temperaturer, når det skjer, av for eksempel i kjernen av stjerner, slik som solen vår, hvor det er visse regioner på overflaten som befinner seg i omtrent 84.000 ° C.
Plasmaet har en temperatur på omtrent 84000 ° C i visse områder av solens overflate
Denne høye temperaturen får gassmolekylene til å bryte opp og danne frie atomer, som igjen mister og får elektroner og genererer ioner. Så vi kan si at plasma dannes av et varmt og tett sett med frie atomer, elektroner og ioner, i en fordeling nesten nøytral (antall positive og negative partikler er praktisk talt likt), som har atferd kollektive.
Noen vil kanskje si at plasma faktisk ikke er en fjerde tilstand av materie, men siden det er en ionisert gass, er den i gassform. Det er ganske sant at plasma, i likhet med gasser, ikke har definert form og volum, forutsatt form og volum på beholderen som inneholder den. Imidlertid har plasma andre egenskaper som virkelig skiller det fra andre tilstander av aggregering.
For eksempel, siden det har ladede partikler, er plasma a elektrisk leder, reagerer sterkt på elektromagnetiske felt og danner strukturer som filamenter, stråler og dobbeltlag; dette er ikke tilfelle med gasser.
Det er også interessant at plasmaet ikke bare reagerer, men også genererer magnetfelt. Dette skyldes at en elektrisk strøm dannes inne i den, takket være de frie elektronene, og ifølge Ampere's lov dannes et elektromagnetisk felt. Elektroner beveger seg også sirkulært i henhold til plasmamagnetfeltet, og med veldig høy temperatur kan denne bevegelsen forårsake utslipp av elektromagnetiske bølger. Et eksempel på disse ekstremt intense magnetfeltene som vi kan observere, er dannelsen av konveksjonskolonner med varme fra solen, som gir solflekker, solvind osv.
Her på jorden forekommer plasma bare i spesielle situasjoner. Den første gangen det ble beskrevet var i opprettelsen av Crookes ampulle, utviklet av den engelske fysikeren Willian Crookes (1832-1919) på 1850-tallet, også kalt katodestrålerør. Det er et glassrør, fylt med gasser ved lavt trykk, og som har elektroder, det vil si en negativ pol (katode) og en positiv pol (anode), koblet til en generator.
Ikke stopp nå... Det er mer etter annonseringen;)
Når en høyspenning påføres gassen i ampullen, observeres dannelsen av stråler som kommer fra katoden, som ble kalt katodestråler og produserer en grønnaktig fluorescens når de treffer glassampen i ampullen. Dermed genereres plasma i Crookes 'ampulle.
Crookes ampullebilde 1
Den engelske fysikeren J. J. Thomson (1856-1940) brukte senere denne lyspæren til å oppdage elektronet. Se mer om dette i teksten Thomsons eksperiment med elektriske utladninger. I 1928, Irving Langmuir han kalte disse katodestrålene "plasma" på grunn av plasmaets elektriske utladningers evne til å forme seg inn i rørene der de genereres.
Irving Langmuir var den første som brukte begrepet "plasma"
Et annet eksempel på forekomst av plasma her på jorden forekommer i kjernefusjonsreaktorer, den mest kjente av dem er Tokamak, fra Princeton, USA, som fungerer ved en temperatur på 100 millioner grader Celsius, som oppnås gjennom kontrollerte fisjoneringsreaksjoner. Plasmaet er fanget inne, hvor det er kontrollert termonukleær fusjon av lette isotoper av hydrogen og helium, og genererer en enorm mengde energi. Disse samme fusjonsreaksjonene finner sted på solen.
Bilde av det indre av en Tokamak-reaktor, gjennom hvilken plasmaet passerer2
I hverdagen ser vi et eksempel på plasma i lysrør og i prosesser av sterilisering. plasmalamper, som den som er vist nedenfor, kan kjøpes som suvenir.
På Austral og Boreal auroras de er resultatet av eksitasjon av atomer og molekyler i atmosfæren, når de bombes av ladede partikler som blir utvist fra solen og avbøyd av det geomagnetiske feltet, og er derfor naturlige plasmaer.
* Bildekreditter:
[1] Forfatter: D-Kuru / Wikimedia Commons, Lisens: CC-BY-SA-3.0-AT
[2] Forfatter: Mike Garrett/Wikimedia Commons
Av Jennifer Fogaça
Uteksamen i kjemi
