În viața noastră de zi cu zi, este foarte frecvent să vedem substanțe în așa-numitele trei stări (agregare sau fizice) ale materiei, care sunt: solid, lichid și gazos. Cu toate acestea, există un a patra stare fizică a materiei, acest lucru nu este atât de obișnuit aici pe Pământ, dar, în mod ciudat, se crede că 99% a tot ceea ce există în univers se află în această a patra stare, numită plasmă.
Pentru a forma plasma, este necesar ca materia în stare gazoasă să fie încălzită la temperaturi foarte ridicate, așa cum se întâmplă, prin de exemplu, în miezul stelelor, cum ar fi Soarele nostru, unde există anumite regiuni ale suprafeței lor care se află în aproximativ 84.000 ° C.
Plasma se află la o temperatură de aproximativ 84.000 ° C în anumite regiuni ale suprafeței soarelui
Această temperatură ridicată face ca moleculele de gaz să se rupă, formând atomi liberi, care, la rândul lor, pierd și câștigă electroni, generând ioni. Deci putem spune că plasma este formată dintr-un set fierbinte și dens de atomi liberi, electroni și ioni, într-o distribuție aproape neutru (numărul particulelor pozitive și negative este practic egal), care au comportament colectiv.
Unii ar putea spune că plasma nu este de fapt a patra stare a materiei, dar din moment ce este un gaz ionizat, este într-o stare gazoasă. Este adevărat că, la fel ca gazele, plasma nu are o formă și un volum definit, presupunând forma și volumul recipientului care îl conține. Cu toate acestea, plasma are alte proprietăți care o deosebesc cu adevărat de alte stări de agregare.
De exemplu, deoarece are particule încărcate, plasma este o conductor electric, răspunzând puternic la câmpurile electromagnetice și formând structuri precum filamente, raze și straturi duble; nu este cazul gazelor.
De asemenea, este interesant faptul că plasma nu reacționează doar, ci și generează câmpuri magnetice. Acest lucru se datorează faptului că în el se formează un curent electric, datorită electronilor săi liberi și, conform Legii lui Ampere, se formează un câmp electromagnetic. De asemenea, electronii se mișcă în mod circular în funcție de câmpul magnetic al plasmei și, cu temperatura foarte ridicată, această mișcare poate provoca emisia de unde electromagnetice. Un exemplu al acestor câmpuri magnetice extrem de intense pe care le putem observa este formarea coloanelor de convecție de căldură de la Soare, care dau naștere petelor solare, vântului solar etc.
Aici pe Pământ, plasma apare doar în situații speciale. Prima dată când a fost descrisă a fost în crearea Fiola Crookes, dezvoltat de fizicianul englez Willian Crookes (1832-1919) în anii 1850, numit și tub catodic. Este un tub de sticlă, umplut cu gaze la presiune scăzută și care are electrozi, adică un pol negativ (catod) și un pol pozitiv (anod), conectat la un generator.
Nu te opri acum... Există mai multe după publicitate;)
Când se aplică o tensiune înaltă la gazul conținut în fiolă, se observă formarea razelor care vin din catod, care au fost numite razele catodice și produc o fluorescență verzuie atunci când lovesc peretele de sticlă al fiolei. Astfel, plasma este generată în fiola lui Crookes.
Imagine fiolă Crookes 1
Fizicianul englez J. J. Thomson (1856-1940) a folosit ulterior acest bec pentru a descoperi electronul. Vedeți mai multe despre acest lucru în text Experimentul lui Thomson cu descărcări electrice. În 1928, Irving Langmuir el a numit aceste raze catodice „plasmă” din cauza capacității plasmei descărcărilor electrice de a se mulea în tuburile unde sunt generate.
Irving Langmuir a fost primul care a folosit termenul „plasmă”
Un alt exemplu de apariție a plasmei aici pe Pământ apare în reactoare de fuziune nucleară, dintre care cel mai cunoscut este Tokamak, din Princeton, Statele Unite, care funcționează la o temperatură de 100 de milioane de grade Celsius, care se realizează prin reacții de fisiune controlate. Plasma este prinsă în interior, unde există o fuziune termonucleară controlată a izotopilor ușori de hidrogen și heliu, generând o cantitate colosală de energie. Aceleași reacții de fuziune au loc pe Soare.
Imagine a interiorului unui reactor de tip Tokamak, prin care trece plasma2
În viața de zi cu zi, vedem un exemplu de plasmă în lampă fluorescentă și în procesele de sterilizare. lămpi cu plasmă, precum cel de mai jos, poate fi achiziționat ca suvenir.
La Aurore australe și boreale acestea sunt rezultatul excitației atomilor și moleculelor din atmosferă, atunci când sunt bombardate de particule încărcate expulzate din Soare și deviate de câmpul geomagnetic, fiind, prin urmare, plasme naturale.
* Credite de imagine:
[1] Autor: D-Kuru / Wikimedia Commons, Licență: CC-BY-SA-3.0-AT
[2] Autor: Mike Garrett/Wikimedia Commons
De Jennifer Fogaça
Absolvent în chimie
