Plasma

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Apostila de Plasma

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Lázaro Batista Candido | comentários
Arquivado no curso de Engenharia Mecânica na CEFET/RN
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| INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO TECNOLÓGICA DO RIO GRANDE DO NORTEDEPARTAMENTO DA INDÚSTRIACURSO SUPERIOR DE TECNOLOGIA EMFABRICAÇÃO MECÂNICA |

APOSTILA DE PROCESSAMENTO DE MATERIAIS POR PLASMA |
Prof. Dr. Gilson Garcia da Silva
1. Plasma
1.1. Introdução
A palavra Plasma significa material moldável. Mas na Física o significado preciso é:
Um gás ionizado contendo elétrons, íons e átomos neutros, mantendo-se macroscopicamente neutro.
Devido à energia cinética de suas partículas, o plasma é hoje identificável como sendoo 4o estado da matéria, representando 99,99% da matéria visível do Universo. É sabido que qualquer substância pode existir em três estados: sólido, líquido e gasoso, cujo exemplo clássico é a água, que pode ser gelo, líquido e vapor. Todavia, há muito poucas substâncias que se encontram nestes estados tomando o Universo no seu conjunto; assim a maior parte do universo subsiste no estado denominadoplasma.
1.2. O que é este estado?
Sabe-se que, segundo o grau de aquecimento, o movimento térmico dos átomos de qualquer corpo sólido adquire um caráter cada vez mais energético, enquanto não comecem a enfraquecer e depois se rompam as ligações que determinam a estrutura da substância. A primeira coisa a romper-se é a rede cristalina, e o corpo sólido funde-se e converte-se em líquido. Depoisse debilitam as ligações entre as moléculas e a substância toma a forma de gás, volatiliza-se. A água líquida, em geral, já não pode existir a mais de 2000ºC, qualquer que seja a pressão. Por conseguinte, excluem-se todos os tipos de reações químicas num meio aquoso. Aos quatro ou cinco mil graus rompem-se todas as ligações dentro das moléculas e a substância desintegra-se, definitivamente, nosátomos que formam os seus elementos. Por isso cessam todas as reações químicas correntes.
Conforme a temperatura vai aumentando, o movimento dos átomos do gás torna-se cada vez mais enérgico, e os átomos cada vez com mais freqüência e cada vez com mais força chocam-se uns com os outros. Como resultado destes choques, começam a separar-se os elétrons situados nas órbitas mais exteriores, que são osmais debilmente ligados aos núcleos dos seus átomos. Dentro do gás, como que aparece um segundo gás formado por estes elétrons, cujo número aumenta ininterruptamente, ao mesmo tempo em que se vão “despindo” os núcleos dos átomos. Depois deles, chega a vez dos elétrons “escondidos” nas órbitas mais profundas e mais sólidas. Simultaneamente tornam-se mais freqüentes os choques entre os íons, privadosde toda ou parte da sua defesa eletrônica.
O gás, no qual, sob a ação de uma temperatura extraordinariamente alta, teve lugar a divisão da substância, a qual se compõe de elétrons livres com uma velocidade vertiginosa, que se chocam entre si e com as paredes do vaso, com os núcleos dos átomos completamente “nus” e com os átomos que por casualidade ainda mantêm uma parte dos seus elétrons, formamo “plasma”. O plasma “ideal” com as partículas atômicas completamente divididas, corresponde a uma temperatura de várias dezenas de milhões de graus. Em todos os lugares onde a matéria está extraordinariamente quente, ela encontra-se no estado plásmico. Todavia, o plasma não é apenas uma substância aquecida até temperaturas superaltas. É um estado físico completamente distinto que manifesta todoum conjunto de propriedades importantes e mesmo extraordinárias. Por exemplo, o estado plásmico de uma substância gasosa pode surgir a temperaturas relativamente baixas, em dependência da composição, estrutura e grau de rarefação do gás. A chama de uma vela, a luminescência da lâmpada de luz fria, o arco elétrico, a descarga elétrica, o jato de fogo que sai da tubagem do motor de reação ou do...
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