Plasma

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PLASMA: O QUARTO ESTADO DA MATÉRIA

o ano de 1929, Tonks e Langmuir [1] estudavam as ocilações em gases ionizados e observaram que o íons positivos se comportavam como uma espécie de “gelatina rígida” à medida que os elétrons oscilavam. Um comportamento um tanto parecido com o sangue humano, onde os corpúsculos se movem através do plasma sanguíneo. É possível então que a partir dessa analogia,os dois pesquisadores usaram o termo plasma, para designar a porção do gás, objeto de estudo, que apresentava elevadas densidades de íons e elétrons, porém substancialmente iguais. Nesse mesmo ano, Tonks e Langmuir desenvolveram então uma teoria acerca desse comportamento [2]. Com isso, surgiu uma nova área na Física, a Física dosPlasmas.Frequentemente classificamos a matéria existente no Universo em quatro estados (estados físicos ou estados de agregação), a saber: Sólido, líquido, gasoso e plasma. A diferença entre os estados sólido, líquido e gasoso reside na força de agregação (potencial de ligação) entre as partículas que compõe o sistema. Aquecendo um sistema que se encontra no estado sólido ou líquido,suas partículas adquirirão mais energia cinética até ser possível vencer o potencial de ligação que as uniam, ocorrendo então, uma transição de fase e.g.: líquido ® gasoso. As transições de fase ocorrem essencialmente à temperatura constante. Se mais energia térmica for fornecida para o sistema, as moléculas desse poderão se dissociar tornando-se um gás de átomos, resultado das colisões que ocorrementre as partículas com energia térmica superior ao potencial de ligação molecular. À temperaturas extremamente elevadas, devido às colisões, é possível então obtermos um gás ionizado, ou plasma. Mas a transição que ocorre do estado gasoso para plasma não é propriamente uma transição de fase, pois a mesma ocorre com variação de temperatura. Como o estado de plasma possui propriedades distintas dosoutros três estados, ele é considerado o quarto estado da matéria. Existem ainda outras formas de se produzir plasmas, especialmente em laboratório. Dependendo do método utilizado para a produção do plasma, esse poderá ter uma densidade alta ou baixa, uma temperatura elevada ou não dentre outras características. Um dos métodos utilizados é a fotoionização [3]. Nesse processo a ionização ocorre naabsorção, por parte das partículas que compõem o sistema, de fótons incidentes que possuem energia igual, ou até maior, que o potencial de ionização das referidas partículas. O excesso de energia do fóton incidente é transferido, na forma de energia cinética, para os íons e elétrons produzidos no sistema. Pode-se produzir plasma com fótons de raios “X” ou raios gama, que possuem comprimentos deondas muito pequenos. O plasma existente na ionosfera terrestre é um exemplo de produção pelo processo de fotoionização. Outro processo que podemos citar é a descarga gasosa [3]. Nesse processo, um campo elétrico é aplicado em um gás ionizado. Dessa forma, os elétrons livres são acelerados e com isso pode-se aumentar o grau de ionização do gás, por meio de colisões com outros átomos. Comocaracterística desse processo, podemos destacar a forma com que a energia do campo elétrico é transferida eficientemente para os elétrons, por serem mais leves que os íons. A temperatura dos elétrons em uma descarga gasosa é bem mais elevada que a dos íons, uma vez que a transferência de energia dos elétrons para os íons ocorre de forma muito lenta.
Outro aspecto a ser ressaltado é a emissão de radiaçãopor parte dos plasmas. Os mecanismos que causam essa emissão podem ser classificados em duas categorias, a saber: emissão de radiação por átomos e moléculas que compõe o sistema e emissão pelas partículas carregadas submetidas a acelerações. Em um plasma, à medida que ocorrem ionizações, o processo oposto também ocorre, ou seja, a recombinação dos íons com os elétrons para formar partículas...
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