A presença de um número não desprezível de portadores de carga torna o plasma eletricamente condutor, de modo que ele responde fortemente a campos eletromagnéticos. O plasma, portanto, possui propriedades bastante diferentes das de sólidos, líquidos e gases e é considerado um estado distinto da matéria. Como o gás, o plasma não possui forma ou volume definidos, a não ser quando contido em um recipiente; diferentemente do gás, porém, sob a influência de um campo magnético ele pode formar estruturas como filamentos, raios e camadas duplas. Alguns plasmas comuns são as estrelas e placas de neônio. No universo, o plasma é o estado mais comum da matéria comum, a maior parte da qual se encontra no rarefeito plasma intergaláctico e em estrelas.
O plasma foi primeiramente identificado em um tubo de Crookes e descrito por Sir William Crookes em 1879 (ele o chamava "matéria radiante"). A natureza da matéria do "raio catódico" do tubo de Crookes foi depois identificada pelo físico britânico Sir J.J. Thomson em 1897 e chamado de "plasma" em 1928 por Irving Langmuir, devido a capacidade que o plasma das descargas elétricas têm de se moldar dentro dos tubos onde eles são gerados. Langmuir escreveu:
"Com exceção das proximidades dos eletrodos, onde há bainhas contendo muito poucos elétrons, o gás ionizado contém íons e elétrons em quantidades aproximadamente iguais, de modo que a carga espacial resultante é muito pequena. Nós usaremos o nome plasma para descrever esta região contendo cargas equilibradas de íons e elétrons."
PLASMAS COMUNS
Os plasmas são, de longe, os mais comuns estados da matéria do universo, tanto em massa como em volume. Todas as estrelas são feitas de plasma e mesmo o espaço entre as estrelas é preenchido com um plasma, embora muito esparso. No Sistema Solar, o planeta Júpiter possui a maior parte dos não plasmas, apenas 0,1% da massa e 10−15% do volume no interior da órbita de Plutão. Grãos muito pequenos no interior de um plasma gasoso também assumem uma carga resultante negativa, de modo que eles podem atuar como um componente iônico fortemente negativo do plasma.
Produzidos artificialmente
- Aqueles encontrados em telas de plasma, inclusive TVs;
- Interior de lâmpadas fluorescentes (luz de baixa energia), sinais de neônio;
- Exaustão de foguetes e propulsores de íons;
- A área adiante do escudo térmico de uma nave espacial, durante a reentrada na atmosfera terrestre;
- Interior da descarga de corona de um gerador de ozônio;
- Pesquisa de energia de fusão nuclear;
- O arco elétrico em uma lâmpada a arco voltaico, um arco de solda ou um maçarico de plasma;
- Globo de plasma;
- Arcos produzidos em bobinas de Tesla (transformadores ressonantes de núcleo de ar ou bobinas interruptoras que produzem arcos similares a raios, mas com corrente alternada, em vez de eletricidade estática);
- Plasmas utilizados na fabricação de circuitos integrados, inclusive gravação iônica reativa, pulverização catódica, limpeza superficial por plasma e deposição de vapor químico induzida por plasma;
- Plasmas produzidos por lasers, encontrados quando lasers de alta potência interagem com materiais;
- Plasmas indutivos, tipicamente formados em gás argônio para espectroscopia de emissão óptica ou espectrometria de massa;
- Plasmas magneticamente induzidos, tipicamente produzidos utilizando-se micro-ondas como método de acoplamento ressonante.
Plasmas terrestres
Auroras Boreais e Austrais (plasmas terrestres).
- Raios;
- Raios globulares;
- Fogo-de-santelmo;
- Sprites;
- A ionosfera;
- A aurora polar;
- A maioria das chamas.
Plasmas espaciais e astrofísicos
Sol (plasmas espaciais e astrofísicos).
- O Sol e outras estrelas (plasmas aquecidos por fusão nuclear);
- O vento solar;
- O meio interplanetário (espaço entre planetas);
- O meio interestelar (espaço entre sistemas de estrelas);
- O meio intergaláctico (espaço entre galáxias);
- O tubo de fluxo Io - Júpiter;
- Discos de acreção;
- Nebulosas interestelares.
PROPRIEDADES E PARÂMETROS DE PLASMA
DEFINIÇÃO DE UM PLASMA
O plasma é livremente descrito como um meio eletricamente neutro de partículas positivas e negativas (isto é, a carga total de um plasma é aproximadamente zero). É importante notar que, embora não tenham limites, essas partículas não são "livres". Quando as cargas se movem, elas geram correntes elétricas com campos magnéticos e, como resultado, cada uma é afetada pelos campos das outras. Isto determina o comportamento coletivo com muitos graus de liberdade. Uma definição pode ter três critérios:
1. A aproximação de plasma: partículas carregadas devem estar suficientemente próximas, de modo que cada uma influencie muitas partículas carregadas na sua vizinhança, em vez de somente interagir com a mais próxima (esses efeitos coletivos são característicos de um plasma). A aproximação de plasma é válida quando o número de portadores de carga no interior da esfera de influência (chamada de esfera de Debye, cujo raio é o comprimento de Debye) de uma partícula em particular é maior do que uma unidade, para que haja comportamento coletivo das partículas carregadas. O número médio de partículas na esfera de Debye é representado pelo parâmetro de plasma "Λ" (a letra grega lambda).
2. Interações de volume: o comprimento de Debye (definido acima) é pequeno se comparado ao tamanho físico do plasma. Este critério significa que as interações no interior do plasma são mais importantes do que nas bordas, onde podem ocorrer efeitos de fronteira. Quando este critério é obedecido, o plasma é praticamente neutro.
3. Frequência de plasma: a frequência dos elétrons do plasma (medindo a oscilação da densidade dos elétrons do plasma) é alta se comparada à frequência de colisões entre elétrons e partículas neutras. Quando esta condição é válida, as interações eletrostáticas predominam sobre os processos da cinética normal dos gases.
Nas próximas postagens:
99% do Universo é Plasma (Parte 3)
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