Plasma

O plasma é o quarto estado físico da matéria. O plasma ocorre quando os átomos de um gás são ionizados devido a altas temperaturas.

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.

As estrelas são gigantescas e quentes esferas de plasmas.

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.

A ampola de Crookes é o primeiro gerador de plasma construído pelo ser humano.^[1]

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.