I vårt dagliga liv är det mycket vanligt att se ämnen i de så kallade tre tillstånden (aggregering eller fysiskt) av materia, vilka är: fast, flytande och gas. Det finns dock en fjärde fysiska tillstånd av materia, det är inte så vanligt här på jorden, men konstigt nog tror man det 99% av allt som finns i universum är i detta fjärde tillstånd, kallat plasma.
För att bilda plasma är det nödvändigt att ämnet i gasformigt tillstånd värms upp till mycket höga temperaturer, när det händer, av exempel, i kärnan av stjärnor, som vår sol, där det finns vissa regioner på deras yta som ligger i ungefär 84 000 ° C.
Plasman har en temperatur på cirka 84000 ° C i vissa regioner på solytan
Denna höga temperatur gör att gasmolekylerna bryts upp och bildar fria atomer, som i sin tur förlorar och får elektroner och genererar joner. Så vi kan säga att plasma bildas av en het och tät uppsättning fria atomer, elektroner och joner, i en distribution nästan neutral (antalet positiva och negativa partiklar är praktiskt taget lika), som har beteende kollektiv.
Vissa kan säga att plasma faktiskt inte är ett fjärde tillstånd av materia, men eftersom det är en joniserad gas är den i gasform. Det är helt sant att plasma, precis som gaser, inte har någon definierad form och volym, förutsatt att formen och volymen på behållaren som innehåller den har. Plasma har dock andra egenskaper som verkligen skiljer den från andra tillstånd av aggregering.
Eftersom det till exempel har laddade partiklar är plasma a elektrisk ledare, reagerar starkt på elektromagnetiska fält och bildar strukturer såsom trådar, strålar och dubbla lager; detta är inte fallet med gaser.
Det är också intressant att plasman inte bara reagerar utan också genererar magnetfält. Detta beror på att en elektrisk ström bildas inuti den, tack vare dess fria elektroner, och enligt Ampers lag bildas ett elektromagnetiskt fält. Elektroner rör sig också på ett cirkulärt sätt enligt plasmas magnetfält, och med mycket hög temperatur kan denna rörelse orsaka utsläpp av elektromagnetiska vågor. Ett exempel på dessa extremt intensiva magnetfält som vi kan observera är bildandet av konvektionskolumner från solen som ger upphov till solfläckar, solvindar etc.
Här på jorden förekommer plasma bara i speciella situationer. Första gången det beskrevs var skapandet av Crookes ampull, utvecklad av den engelska fysikern Willian Crookes (1832-1919) på 1850-talet, även kallad katodstrålerör. Det är ett glasrör, fyllt med gaser vid lågt tryck, och som har elektroder, det vill säga en negativ pol (katod) och en positiv pol (anod), ansluten till en generator.
Sluta inte nu... Det finns mer efter reklam;)
När en hög spänning appliceras på gasen i ampullen observeras bildandet av strålar som kommer från katoden, som kallades katodstrålar och producerar en grönaktig fluorescens när de träffar ampullens glasvägg. Således genereras plasma i Crookes ampull.
Crookes ampullbild 1
Den engelska fysikern J. J. Thomson (1856-1940) använde senare denna glödlampa för att upptäcka elektronen. Se mer om detta i texten Thomsons experiment med elektriska urladdningar. År 1928 Irving Langmuir han kallade dessa katodstrålar "plasma" på grund av förmågan hos elektriska urladdningar att forma sig in i rören där de genereras.
Irving Langmuir var den första som använde termen "plasma"
Ett annat exempel på förekomsten av plasma här på jorden förekommer i kärnfusionsreaktorer, den mest kända av dem är Tokamak, från Princeton, USA, som arbetar vid en temperatur på 100 miljoner grader Celsius, vilket uppnås genom kontrollerade klyvningsreaktioner. Plasman fångas inuti, där det kontrolleras termonukleär fusion av lätta isotoper av väte och helium, vilket genererar en kolossal mängd energi. Samma fusionsreaktioner äger rum på solen.
Bild av det inre av en reaktor av typen Tokamak, genom vilken plasman passerar2
I vardagen ser vi ett exempel på plasma i fluorescerande lampor och i processer av sterilisering. plasmalampor, som den som visas nedan, kan köpas som souvenir.
På Australiska och boreala auroror de är resultatet av excitering av atomer och molekyler i atmosfären, när de bombarderas av laddade partiklar som utvisas från solen och avböjs av det geomagnetiska fältet, och är därför naturliga plasma.
* Bildkrediter:
[1] Författare: D-Kuru / Wikimedia Commons, Licens: CC-BY-SA-3.0-AT
[2] Författare: Mike Garrett/Wikimedia Commons
Av Jennifer Fogaça
Examen i kemi
