Plasma

O plasma é o quarto estado físico fundamental da matéria. Nesse estado físico, os átomos do gás são ionizados como consequência da alta temperatura. Com isso, o gás se torna um amontoado de núcleos atômicos e elétrons livres, resultando numa matéria eletricamente neutra e boa condutora de eletricidade. Diversos fenômenos físicos estão no estado plasmático, como a superfície das estrelas, as descargas elétricas dos raios na atmosfera, a TV de plasma e o famoso globo de plasma.

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Resumo sobre plasma

• O plasma é o quarto estado físico da matéria.
• Em altas temperaturas, os átomos do gás são ionizados, transformando-o em plasma.
• As características do plasma são: tem baixa densidade, é eletricamente neutro, é bom condutor elétrico, tem alta viscosidade, e interage com campos elétricos e magnéticos.
• Os plasmas podem ser parcialmente ionizados, totalmente ionizados, não térmicos e magnetizados.
• As estrelas, os raios na atmosfera, o globo de plasma e a televisão de plasma são exemplos de plasmas.
• O plasma é o estado físico da matéria mais comum do Universo.
• Foi primeiro criado por William Crookes, nos tubos de raios catódicos, e nomeado por Irving Langmuir, que o comparou com o plasma do sangue.

O que é plasma?

O plasma é o quarto estado físico da matéria. Na Química, estudamos que existem três estados químicos da matéria, o sólido, o líquido e o gasoso; porém, na Física, existe um quarto estado físico da matéria: o plasma. À medida que aumentamos a temperatura de um gás, chegará um momento em que os átomos ficarão tão agitados que eles começarão a ionizar, ou seja: a energia térmica dos elétrons superará a energia de ligação, fazendo com que os elétrons se soltem dos átomos e transformando a substância numa “sopa” de núcleos atômicos e elétrons dissociados, um plasma.

Características do plasma

Considerando que a densidade de um corpo é o valor de sua massa dividido pelo seu volume, o plasma, assim como os gases, tem baixa densidade devido ao alto volume resultante da grande separação entre as suas partículas, em virtude da elevada temperatura.

Como o plasma tem quantidades iguais de cargas positivas (prótons) e cargas negativas (elétrons), no total, ele tem uma carga elétrica nula; portanto, é eletricamente neutro. Uma característica marcante do plasma é o fato de ser um bom condutor elétrico, ou seja, ter grande capacidade de conduzir corrente elétrica, até mesmo maior que a do cobre.

A viscosidade de um material é a medida de quanto um fluido resiste contra o movimento ou escoamento. O mel é uma substância com alta viscosidade, enquanto a água tem baixa viscosidade. O plasma, diferentemente dos gases, tem alta viscosidade. Em razão das cargas elétricas soltas no plasma, ele interage facilmente com campos elétricos e magnéticos. Quando o plasma interage com esses campos, emite fótons (partículas da luz).

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Tipos de plasma

• Plasmas parcialmente ionizados: são aqueles em que apenas uma parcela das moléculas está ionizada, e não todas.
• Plasmas totalmente ionizados: são os plasmas “puros”, ou seja, aqueles em que todas as moléculas foram ionizadas.
• Plasma não térmico: nesse tipo de plasma, enquanto os elétrons estão em altas temperaturas, as demais partículas estão em temperaturas próximas à ambiente.
• Plasma magnetizado: é aquele capaz de produzir um grande campo magnético.

Formas comuns de plasma

• Estrelas: a superfície das estrelas está numa temperatura tão elevada que suas partículas estão no estado físico plasmático. Seu plasma é o do tipo magnetizado. Quando esse plasma se encontra com o campo magnético da Terra, forma a aurora boreal.

• Raio: quando ocorre uma grande descarga elétrica na atmosfera, há a formação de um raio luminoso. Mesmo que num pequeno intervalo de tempo, esse fenômeno físico consegue ionizar algumas moléculas do ar, ou seja, forma plasma. Saiba mais clicando aqui.

• Globo de plasma: o globo de plasma, ou lâmpada de plasma, é um tipo de plasma não térmico. É uma esfera de vidro contendo um gás sob baixa pressão e submetido a uma corrente elétrica. Essa descarga elétrica faz os átomos do gás se ionizarem, formando pequenos raios.

• TV de plasma: a tela das televisões de plasma se baseia na ionização de gases nobres presentes em minúsculas células revestidas por fósforo.

Para que serve o plasma?

Como vimos, as partículas das estrelas estão numa temperatura tão elevada que podemos considerar que seu estado físico é o plasma. Assim, considerando que a maior parte da matéria bariônica do Universo está presente nas estrelas, então o plasma é o estado físico da matéria mais comum do Universo. Portanto, entender o comportamento do plasma é essencial para a ciência, pois ajuda a compreender o comportamento de grande parte da matéria do nosso próprio Universo.

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História do plasma

A primeira vez que uma substância foi produzida como plasma ocorreu em 1850 pelo físico inglês William Crookes, ao desenvolver a ampola de Crookes, mais conhecida como o tubo de raios catódicos. Esse tubo de vidro foi preenchido por um gás sob baixa pressão. Esse gás, sob uma descarga elétrica, emitiu um raio que, ao se chocar contra o vidro da ampola, emitiu uma luz esverdeada.

Posteriormente ao experimento de Crookes, o físico inglês J. J. Thomson usou o mesmo aparato e descobriu a primeira partícula elementar, o elétron. Em 1928, o físico-químico estadunidense Irving Langmuir chamou esses raios catódicos de “plasma”, fazendo uma analogia ao plasma do sangue.

Créditos da imagem

^[1] D-Kuru/ Wikimedia Commons

Fontes

CARRON, Wilson; GUIMARÃES, Osvaldo. As faces da física (vol. único). 1. ed. Moderna, 1997.

HALLIDAY, David; RESNICK, Robert; WALKER, Jearl. Fundamentos da Física: Gravitação, ondas e termodinâmica (vol. 2). 9 ed. Rio de Janeiro, RJ: LTC, 2012.

HALLIDAY, David; RESNICK, Robert; WALKER, Jearl. Fundamentos da Física: Eletromagnetismo (vol. 3). 9 ed. Rio de Janeiro, RJ: LTC, 2012.

HALLIDAY, David; RESNICK, Robert; WALKER, Jearl. Fundamentos da Física: Óptica e Física Moderna (vol. 4). 9 ed. Rio de Janeiro, RJ: LTC, 2012.

NUSSENZVEIG, Herch Moysés. Curso de física básica: Fluidos, oscilações e ondas, calor (vol. 2). 4 ed. São Paulo: Editora Blucher, 2013.

NUSSENZVEIG, Herch Moysés. Curso de física básica: Eletromagnetismo (vol. 3). 2 ed. São Paulo: Editora Blucher, 2014.

NUSSENZVEIG, Herch Moysés. Curso de física básica: Óptica, Relatividade e Física Quântica (vol. 4). 2 ed. São Paulo: Editora Blucher, 2014.