O plasma é uma fase distinta da matéria?

Para maior clareza, há um equívoco comum sobre plasma aqui. O plasma, quando apresentado pela primeira vez a alguém que não sabe o que é, é denominado “O quarto estado da matéria”, que é uma descrição imprecisa. Visto que este termo é usado para apresentar alguém ao plasma, não é grande coisa.

Quando um material muda de uma fase distinta para outra, ele passa por um processo físico chamado transição de fase . Quando o gás torna-se plasma, ele não passa pela transição de fase padrão . Portanto, o plasma – em um sentido geral – não pode ser considerado uma fase distinta como as fases sólida, líquida e gasosa. É uma fase do estado gasoso. Em alguns casos raros, no entanto, a transição do gás para o plasma pode ser descrita como fase transição.

O plasma, por definição, é uma mistura de elétrons livres e seus íons (possivelmente íons negativos). Você precisa de energia suficiente para liberar elétrons dos átomos. Grosso modo , quando você coloca essa energia em um sólido, a energia pode ser dissipada como calor. Se você colocar essa energia em um líquido, a energia pode ser dissipada na vaporização. Se você colocá-lo em um gás, ele quebra átomos e moléculas (criando plasma). A figura a seguir torna isso mais claro

Espero que tenha sido útil

Comentários

• Eu ‘ não tão certo de que o plasma não ‘ merece um lugar como um estado separado da matéria simplesmente porque a ionização e a recombinação não acontecem em uma única temperatura. O plasma tem um grau de ionização bem definido e suas propriedades são fundamentalmente diferentes de todos os outros estados da matéria. Veja a resposta de @ChinYeh ‘. Tenho vários livros de física de plasma que explicitamente o chamam de quarto estado da matéria. Em certo sentido, esta pergunta é semelhante a ” Plutão é um planeta? “, mas acho que ‘ é importante chamar mais atenção para as propriedades do estado do que para suas transições.
• Apenas um detalhe – podemos ‘ evitar o transição de fase líquido-vapor em, por exemplo água contornando o ponto crítico no espaço de temperatura-pressão? Portanto, se evitar uma transição de fase adequada é suficiente para declarar o plasma na mesma fase do gás, isso também significa que o líquido faz parte dessa mesma fase? ‘ Isso provavelmente está levando a definição além do pretendido, mas ‘ é algo para se pensar.

O plasma é considerado uma fase distinta porque não observa a descrição usual e as leis físicas que são usadas para descrever os 3 estados usuais da matéria, em vários aspectos:

• O plasma não está em equilíbrio. Freqüentemente, está longe de ser um equilíbrio. Portanto, a termodinâmica “não pode ser usada para explicar.
• O plasma é feito de partículas soltas, mas essas partículas não seguem a teoria cinética dos gases . A lei dos gases ideais não é nem mesmo uma primeira aproximação para modelar um plasma.
• As partículas de plasma não seguem uma distribuição estatística de velocidade (distribuição de Maxwell).
• O plasma deve ter duas (ou mais) componentes independentes. Esses componentes devem carregar cargas. um é feito de elétrons, o outro cátions. São os elétrons que são mais ativos na decisão das propriedades do plasma.
• Ao contrário de gases, líquidos e sólidos (moleculares), as partículas de plasma exercem fortes forças umas nas outras.
• Não há uma única temperatura que caracteriza o plasma. Isso significa duas coisas.Um, o plasma não é uma fase definida, portanto, não há uma temperatura de transição de fase definida, como fusão ou ebulição, para o plasma. Dois, uma temperatura pode não ser suficiente para descrever um plasma. A temperatura dos elétrons pode frequentemente ser mais alta do que para o restante do plasma.
• O plasma pode ser confinado por força magnética (não precisa de uma parede de contêiner).
• Ao contrário de outros 3 estados, o plasma é principalmente instável.

Na última parte, você tem duas perguntas que equivalem a “O que torna o plasma um plasma?” A ionização é necessária para formar um plasma, mas não há nenhum requisito específico de temperatura. O plasma pode existir no espaço interestelar em cerca de 100 K e em laboratórios controlados perto de 0 K. O grau de ionização é geralmente representado como a razão de íons carregados para núcleos totais (carregados mais neutros) em um gás, e apenas um pequeno grau de ionização (às vezes abaixo de 1%) é suficiente para fazer um gás se comportar como um plasma.

Para ser claro, um plasma não é o mesmo que um fluido iônico , que não é resultado de ionização, mas sim feito de cátions e ânions. Ionização significa que os elétrons são liberados de átomos ou moléculas. Um fluido iônico é um sal no estado líquido.

Comentários

• Para o benefício dos leitores futuros: vários desses itens estão incorretos. ” [O plasma] não segue a teoria cinética dos gases. ” Falsa – a teoria cinética dos gases é uma excelente descrição dos processos de transporte em muitos plasmas , incluindo a lei do gás ideal. ” … não seguem uma distribuição estatística de velocidade ” Falso – claro que sim, e muitas vezes cada espécie é aproximadamente Maxwelliano. ” … deve ter dois … componentes independentes ” Falso – plasmas de elétron puro e de íon puro existem e exibem muitos dos os fenômenos coletivos (modo plasmon, rastreamento Debye, etc.) associados ao plasma.

Exceto plasma foi o primeiro estado da matéria, não o quarto. Toda a matéria formada a partir do plasma, não é convertida de matéria em plasma, mas de plasma em matéria. É por isso que 99% do universo é plasma. Os elétrons nunca foram retirados dos átomos, eles nunca fizeram parte do átomo até serem ligados pela energia elétrica do plasma para formar gases, líquidos e sólidos.

http://home.web.cern.ch/about/physics/heavy-ions-and-quark-gluon-plasma “Por alguns milionésimos de segundo, logo após o big bang, o universo foi preenchido com uma sopa incrivelmente quente e densa feita de todos os tipos de partículas que se moviam quase à velocidade da luz. Essa mistura era dominada por quarks – pedaços fundamentais de matéria – e por glúons, portadores da força forte que normalmente “cola” os quarks em prótons e nêutrons familiares e outras espécies. Nesses primeiros momentos evanescentes de temperaturas extremas, no entanto, quarks e glúons foram ligados apenas fracamente, livres para se moverem por conta própria no que é chamado de plasma de quark-gluon “

E supostamente após 13+ bilhões de anos, apenas menos de 1% de desse plasma se ligou a sólidos, líquidos e gases. O resto se ligou a uma mistura de íons e elétrons, condensado daquele estado de quark / gluon.

Olhar para ele como sendo formado de sólidos, líquidos e gases é um ponto de vista incorreto, não apoiado em nada por Ciência. Em vez disso, sólidos, líquidos e gases são formados a partir do plasma.

Comentários

• Eu não ‘ não penso a ordem de tempo é o problema aqui – eu ‘ tenho certeza de que todos concordam que você pode ir para os dois lados. Além disso, enquanto o universo começou como um plasma, a maioria do material se tornou gás neutro na recombinação algumas centenas de milhares de anos após a grande explosão. Ele foi então reionizado algumas centenas de milhões de anos depois.
• Isso não ‘ realmente parecem responder à pergunta.
• Além disso, o plasma quark-gluon realmente não era ‘ um plasma no sentido que o OP está falando, mas ainda outro estado de matéria onde quarks e glúons são deslocados.