Plasma

INSTITUTO TECNOLÓGICO DE AERONÁUTICA Comando-Geral de Tecnologia Aeroespacial

DESCARGAS ELÉTRICAS E PLASMAS I

Prof. Dr. Homero Santiago Maciel Julio César Sagás

Campo Montenegro São José dos Campos 2010

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1. INTRODUÇÃO

O estudo de descargas elétricas e plasmas é uma das áreas mais abrangentes da ciência, tanto na pesquisa fundamental quanto na ciência aplicada. Mas antes de iniciarmos o estudo propriamente dito desta área, algumas palavras precisam ser ditas sobre definições básicas (a serem mais elaboradas durante o curso) e sobre a história que nos trouxe ao atual estado da arte da ciência de plasmas.

1.1 Descargas elétricas e plasmas

Antes de tudo, o termo descarga elétrica se refere simplesmente à passagem de corrente elétrica por um meio. Trataremos, daqui em diante, especificamente da descarga elétrica em gases, que pode então ser definida como a passagem de corrente elétrica por um gás, causando ou não ionização do meio durante sua passagem. Já a definição de plasma é um tanto mais sofisticada. É muito comum encontrar referências ao plasma como o “quarto estado da matéria”. Assim, como a transferência de energia para um sólido o leva para o estado líquido e à transferência de energia para o líquido o leva ao estado gasoso, diz-se que a transferência de energia para um meio gasoso (por aquecimento ou por campo elétrico) o levaria ao estado de plasma. Embora esta definição se baseie nas diferentes propriedades do plasma em relação ao três estados da matéria (possui interação mais forte que um gás, mas é tão denso quanto), há de se analisar esta definição pelo ponto de vista termodinâmico. A toda mudança de estado está relacionado um calor latente ou “calor de transformação” e, principalmente, a composição química se mantém inalterada durante o processo. Durante a transição gás-plasma, ocorre a ionização do gás, levando a uma mudança de composição química, tanto pela dissociação de moléculas (no caso de gases moleculares) e à formação