miércoles, 5 de septiembre de 2012

El plasma

En física se denomina plasma al cuarto estado de agregación de la materia. En él los átomos o moléculas se comportan como las de un gas, pero están parcialmente ionizadas, lo que lo convierte en un buen conductor eléctrico. El plasma bajo la influencia de un campo magnético puede formar estructuras similares a filamentos, rayos y capas dobles. Calentar un gas puede ionizar sus moléculas o átomos (Reduciendo o incrementado su número de electrones para formar iones.), pero esto también se puede conseguir por la acción de un campo electromagnético, un láser, una fuente de microondas, u otras radiaciones, y mediante una descarga eléctrica. El plasma es el estado de agregación más abundante en la naturaleza, y la mayor parte de la materia en el Universo visible se encuentra en estado de plasma, la mayoría del cual es el enrarecido plasma intergaláctico y el que forma las estrellas. Un gas se transforma en plasma cuando la energía cinética de las partículas del gas se eleva hasta igualar la energía de ionización del gas. Cuando alcanza este nivel, las colisiones de las partículas del gas provocan una rápida ionización en cascada, y el gas se transforma en plasma.

Simplificando un poco, el calor específico es la cantidad de calor que hay que suministrar a la unidad de masa de una sustancia para elevar su temperatura en un grado (Kelvin o Celsius). El calor específico del oxigeno es de 29,4 Julios/mol ºK, el del nitrógeno de 29,12, el del xenón de 20,8 y el del helio de 20,8. La energía de ionización es la energía necesaria para separar un electrón de un átomo en fase gaseosa. La energía de ionización del oxígeno es de 1.313 Kj/mol, la del nitrógeno 1.402, la del xenón 1.170 y la del helio 2.372. En otra poco rigurosa aproximación, y haciendo una simple división, podemos calcular dividiendo la temperatura a la que ha de encontrarse un átomo de un gas ionizado. De esta forma el oxígeno ha de estar a 44.659 ºK, el nitrógeno a 48.145, el xenón a 56.250 y el helio a 114.038. Como que en el plasma sus átomos o moléculas están parcialmente ionizados la temperatura de todo el gas acostumbra a ser más pequeña.Esta temperatura es de unos 3.000 ºC en el caso de un arco eléctrico para soldadura, 50 en un tubo fluorescente y 28.000 en un rayo.

El principio de ionización de gases mediante diversas formas de radiación se aplica en le laboratorio en la detección y medida de la radiación y en la separación y análisis de isótopos en el espectrómetro de masas. La atmósfera contiene siempre iones producidos por la radiación cósmica y la luz ultravioleta, aunque está mucho más ionizada en su capa exterior.

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