Diferencies ente revisiones de «Plasma (estáu de la materia)»

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[[Ficheru:Plasma-lamp_2.jpg|miniaturadeimagen|Una llámpara d'afiguraplasma.]]
[[Ficheru:Lightning3.jpg|miniaturadeimagen|Nube eléctrica.]]
[[Ficheru:NeTube.jpg|miniaturadeimagen|Les lluces de neón xeneren lluz gracies al afiguraplasma qu'hai nel so interior.]]
[[Ficheru:Space_Shuttle_Atlantis_in_the_sky_on_July_21,_2011,_to_its_final_landing.jpg|miniaturadeimagen|Una pista d'afiguraplasma de tresbordador espacial ''Atlantis'' mientres la reentrada na atmósfera de la Tierra, como se vio dende la [[Estación Espacial Internacional]].]]
[[Ficheru:BernoullisLawDerivationDiagram.svg|miniaturadeimagen|Mecánica de medios continuos.]]
En [[física]] y [[química]], #denominar afiguraplasma (del llatín '''afiguraplasma''', y del griegu πλάσμα, formación) al cuartu tao d'agregamientu de la materia, un estáu fluyíu similar al [[Estáu d'agregación de la materia|estáu]] [[Gas|gaseosu]] pero nel que determinada proporción de les sos partícules tán cargaes eléctricamente y nun #tener equilibriu electromagnéticu, por eso son bonos conductores eléctricos y les sos partícules respuenden fuertemente a les interacciones electromagnétiques de llargu algame.<ref>{{Cita web|url=http://www-istp.gsfc.nasa.gov/Education/Mplasma.html|título=Plasma|fechaacceso=28 de octubre de 2011}}</ref>
 
L'afiguraplasma tien característiques propies que nun se dan nos [[Sólidu|sólidos]], [[Líquidu|líquidos]] o [[Gas|gases]], polo que ye consideráu otru estáu d'agregamientu de la materia. Como'l gas, l'afiguraplasma nun tien una forma o volume definíu, sacantes que tea zarráu nun contenedor; pero a diferencia del gas nel que nun esisten efectos colectivos importantes, l'afiguraplasma so la influencia d'un campu magnético puede formar estructures como filamentos, rayos y capes dobles.<ref>Serway, R.A.; Faughn, J.S. (2004). </ref> Los átomos d'esti estáu muévense llibremente; cuanto más alta ye la temperatura más rápido muévense los átomos nel gas, y nel momentu de topetar la velocidá ye tan alta que se produz un desprendimientu d'electrones.<ref>Bittencourt, pp. 1-2</ref>
 
Calecer un gas puede ionizar les sos molécules o átomos (amenorgando o amontáu'l so númberu d'electrones pa formar [[Ion|iones]]), convirtiéndolo nun afiguraplasma.<ref>Luo, Q-Z; D'Angelo, N; Merlino, R. L. (1998). </ref> La ionización tamién puede ser inducida per otros medios, como l'aplicación d'un fuerte campu electromagnético por aciu un láser o un xenerador de microondes, y ye acompañáu pola disociación de los enllaces covalentes, si tán presentes.<ref name="Sturrock">Sturrock, Peter A. (1994). </ref>
 
L'afiguraplasma ye l'estáu d'agregamientu más abondosu de la naturaleza, y la mayor parte de la materia nel [[Universu]] visible #atopar n'estáu d'afiguraplasma, la mayoría del cual ye'l enrarecido afiguraplasma intergaláctico (particularmente el centru de intracúmulos) y nes [[Estrella|estrelles]].<ref>Se asegura ocasionalmente que más del 99% de la materia en el universo visible es plasma. </ref>
 
== Exemplos d'afigures ==
[[Ficheru:Sun920607.jpg|miniaturadeimagen|El [[sol]] quiciabes sía l'exemplu d'afiguraplasma más identificable.]]
Dellos exemplos d'afigures son:<ref>[http://www.plasmas.com/topics.htm Plasma science and technology] (en inglés)</ref>
{| class="wikitable" style="margin-bottom: 10px;"
|+ Formes comunes d'afiguraplasma
! Producíos artificialmente
! style="width: 11em;" |Afigures [[Tierra|terrestres]]
|- style="vertical-align: top;"
|
* Nes televisiones o monitores con pantalla d'afiguraplasma.
* Nel interior de los tubos fluorescentes (llume de baxu consumu).<ref>[http://ippex.pppl.gov/fusion/glossary.html IPPEX Glossary of Fusion Terms] (en inglés) Consultado el 28 de octubre de 2011.</ref>
* En soldadures d'arcu eléctricu so #proteición por gas (TIG, MIG/MAG, etc.)
* L'interior de los reactores de [[Fusión nuclear|fusión]].
* Les descargues eléctriques d'usu industrial.
* Les boles d'afiguraplasma.
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* Los [[Rayu|rayos]] mientres una nube.
* L'aurora boreal.
* Delles llapaes.<ref>"[http://www.plasmacoalition.org/plasma_writeups/flame.pdf Plasma and Flames&nbsp;– The Burning Question]", (en inglés) Consultado el 8 November 2012</ref>
* El vientu polar, una fonte d'afiguraplasma.
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* El [[Sol]] y otres [[Estrella|estrelles]] (Afigures calecíos por [[fusión nuclear]]).
 
== Aplicaciones ==
[[Ficheru:Compact_Fluorescent-bw.jpg|miniaturadeimagen|Les LCF son exemplu d'aplicación del afiguraplasma.]]
La física d'afigures puede atopar aplicación en diverses árees:<ref>Chen, pp. 13-16</ref>
* Descargues de gas (electrónica gaseosa).
* Láseres de gas.
 
== Parámetros d'un afiguraplasma ==
Cuidao que esisten afigures en contestos bien distintos y con característiques diverses, la primer xera de la física del afiguraplasma ye definir apropiadamente los parámetros que deciden el comportamientu d'un afiguraplasma. Los principales parámetros son los siguientes:
 
=== Neutralidá y especies presentes ===
L'afiguraplasma ta formáu por igual númberu de cargues positives y negatives, lo qu'anula la carga total del sistema. En tal casu #falar d'un afiguraplasma neutru o casi-neutru. Tamién esisten afigures non neutros o inestables, como'l fluxu d'electrones dientro d'un acelerador de partícules, pero riquen dalgún tipu de confinamientu esternu pa vencer les fuerces de repulsión electrostática.
 
<nowiki>#</nowiki>Afigurar más comunes son los formaos por [[Electrón|electrones]] ya [[Ion|iones.]] Polo xeneral puede haber delles especies d'iones dientro del afiguraplasma, como [[Molécula|molécules]] ionizadas positives (cationes) y otres que prindaron un electrón y apurren una carga negativa (aniones).
 
=== Llargores ===
El llargor de Debye o de apantallamiento electromagnéticu.<ref>Bittencourt, pp. 7-8</ref> Tamién el llargor d'una onda plasmática depende del conteníu cóncavo del so recipiente, que inflúi porque'l so paralelismu con respectu de la exa x sobre la tierra afecta'l llargor de dicha onda d'espectru electromagnéticu.[cita {{Ensin referencies}}
 
=== La frecuencia d'afiguraplasma ===
Según el llargor de Debye apurre una midida de los llargores tí<math />icos nun afiguraplasma, la frecuencia d'afiguraplasma (
<math />
p
{\displaystyle \omega _{p}}
) describe los sos tiempos característicos.<math /> Supóngase que nun afiguraplasma n'equilibriu y ensin densidaes de carga introduz un pequeñu desplazamientu de tolos electrones nuna direición. Estos van sentir l'atracción de los iones na direición opuesta, van #mover escontra ella y van empezar a bazcuyar en redol a la posición orixinal d'equilibriu. La frecuencia de tal oscilación ye lo que se denomina frecuencia d'afiguraplasma. La frecuencia d'afiguraplasma de los electrones ye:<ref>Bittencourt, p. 10</ref>
: <math />
onde <math /> 
 
=== Temperatura: velocidá térmica ===
[[Ficheru:Cloud-to-ground_lightning_in_Spain.jpg|miniaturadeimagen|Los [[Rellampu|rescamplos]] son un afiguraplasma qu'algama una temperatura de 27.000 °C.]]
Polo xeneral les partícules d'una determinada especie alcontraes nun puntu dáu nun tienen igual velocidá: presenten pela cueta una distribución que nel equilibriu térmicu ye descrita pola distribución de Maxwell-Boltzmann. A mayor temperatura, mayor va ser la dispersión de velocidaes (más ancha va ser la #curva que la representa).
 
: <math />
 
=== El parámetru d'afiguraplasma ===
El parámetru d'afiguraplasma (
<math />
{<math /> }
) indica'l númberu mediu de partícules conteníes nuna esfera que'l so radio ye'l llargor de Debye (esfera de Debye).<math /> La definición d'afiguraplasma, según la cual la interacción electromagnética d'una partícula col ensame de partícules distantes apodera sobre la interacción colos pocos vecinos próximos, puede escribise en términos del parámetru d'afiguraplasma como <math />
<math />
1
{\displaystyle \Gamma \gg <math />}
.<math /><ref>Sturrock, pp. 11-14</ref><ref>Chen, p. 11</ref> Esto ye: hai un gran númberu de partícules conteníes nuna esfera de Debye. Ye común referise a esta desigualdá como "condición d'afiguraplasma".
 
<nowiki>#</nowiki>Dellos autores adopten una definición inversa del parámetru d'afiguraplasma (
<math />
{\displaystyle g=<math />/\Gamma }
), colo que la condición d'afiguraplasma resulta ser
g
<math />
.<math /><math /><ref>Bittencourt, p. 9</ref>
 
El parámetru d'afiguraplasma de los electrones ye:
: <math />
 
De xacíu, non toles especies han de ser descrites d'una mesma forma: por casu, por cuenta de que los iones son muncho más pesaos que los electrones, ye frecuente analizar la dinámica de los postreros tomando a los iones como inmóviles o estudiar los movimientos de los iones suponiendo que los electrones reaccionen muncho más rápido y por tantu tán siempres n'equilibriu termodinámicu.
 
Cuidao que les fuerces electromagnétiques de llargu algame son dominantes, tou modelu d'afiguraplasma va tar acopláu a les ecuaciones de Maxwell, que determinen los campos electromagnéticos a partir de les cargues y corrientes nel sistema.<ref>Chen, pp. 54-55</ref>
 
Los modelos fundamentales más usaos na física del afiguraplasma, llistaos n'orde decreciente de detalle, ye dicir de microscópicos a macroscópicos, son los modelos discretos, los modelos cinéticos continuos y los modelos de fluyíos o hidrodinámicos.
 
=== Modelos discretos ===
El máximu detalle nel modeláu d'un afiguraplasma consiste en describir la dinámica de caúna de les sos partícules según la segunda llei de [[Isaac Newton|Newton.]] Pa faer esto con total exactitú <math />u<math /> sistema de
N {<math />}
partícules habría que calcular del orde de
interacciones.<math /><math /> Na gran mayoría de los casos, esto entepasa la capacidá de cálculu de los meyores ordenadores actuales.
 
Sicasí, gracies al calter colectivu del afiguraplasma, reflexáu na condición d'afiguraplasma, ye posible una simplificación que fai muncho más afechisca'l cálculu. Esta simplificación ye la qu'adopten los llamaos modelos numbéricos Particle-In-Cell (PIC; Partícula-En-Celda): l'espaciu del sistema #estremar nun númberu non bien grande de pequeñes celdes.<ref>Büchner, J.; Dum, C.T. (2003). </ref><ref>Dawson, J.M. (1983). </ref> En cada intre de la evolución cunta'l númberu de partícules y la velocidá media en cada celda, colo que se llogren densidaes de carga y de corriente que, ensertaes nes ecuaciones de Maxwell dexen calcular los campos electromagnéticos. Tres ello, calcúlase la fuerza exercida per estos campos sobre cada partícula y actualízase la so posición, repitiendo esti procesu tantes vegaes como sía oportunu.
 
Los modelos ''PIC'' gocien de gran popularidá nel estudiu d'afigures a altes temperatures, nos que la velocidá térmica ye comparable al restu de velocidaes característiques del sistema.
 
=== Modelos cinéticos continuos ===
Cuando la densidá de partícules del afiguraplasma ye abondo grande ye conveniente amenorgar la distribución de les mesmes a una función de distribución promediada.<ref>Chen, p. 225</ref> Esta representa la densidá de partícules contenida nuna rexón infinitesimal del espaciu de fases, ye dicir l'espaciu que les sos coordenaes son posiciones y cantidaes de movimientu. La ecuación que gobierna la evolución temporal de les funciones de distribución ye la ecuación de Boltzmann. Nel casu particular nel que los choques son despreciables la ecuación de Boltzmann #amenorgar a la ecuación de Vlasov, demostrada por Anatoly Vlasov.<ref>Chen, pp. 230-236</ref>
 
Los modelos físicos cinéticos suelen emplegase cuando la densidá numbérica de partícules ye tan grande qu'un modeláu discretu resulta inabordable. Per otra parte, los modelos cinéticos constitúin la base de los estudios analíticos sobre afigures calientes.
 
=== Modelos de fluyíos o hidrodinámicos ===
Para afigures a baxes temperatures, nos qu'estudiamos procesos que les sos velocidaes característiques son enforma mayores que la velocidá térmica del afiguraplasma, podemos simplificar el modelu y asumir que toles partícules d'una especie nun puntu dáu tienen igual velocidá o que tán abondo cerca del equilibriu como pa suponer que les sos velocidaes siguen la distribución de Maxwell-Boltzmann con una velocidá media dependiente de la posición.[cita {{Ensin referencies}} Entós pueden derivase unes ecuaciones de fluyíos pa cada especie que, na so forma más xeneral, son llamaes ecuaciones de Navier-Stokes. Lamentablemente en munchos casos estes ecuaciones son descomanadamente complexes y inmanejables; hai que recurrir entós a simplificaciones adicionales.
 
== Ver tamién ==
* [[Estáu d'agregación de la materia|Estáu d'agregamientu de la materia]]
* Corte por afiguraplasma
* Llámpara d'afiguraplasma
* Interacción afiguraplasma-paré
* [[Sólidu]]
* [[Líquidu]]
 
== Bibliografía ==
* Bittencourt, J.A. (2004). [http://books.google.com/books?id=qCA64ys-5bUC ''Fundamentals of afiguraplasma physics''] (n'inglés). {{cita llibru|apellido=Bittencourt|nombre=J.A.|título=Fundamentals of plasma physics|url=http://books.google.com/books?id=qCA64ys-5bUC|fechaacceso=28 de octubre de 2011|idioma=inglés|otros=Ilustrada|edición=3a|año=2004|editorial=Springer|isbn=9780387209753|página=678}}
* Chen, Francis F. (1984). Introduction to AfiguraPlasma Physics and Controlled Fusion: AfiguraPlasma physics (n'inglés) 1.[http://books.google.com/books?id=ToAtqnznr80C] {{cita llibru|apellido=Chen|nombre=Francis F.|título=Introduction to Plasma Physics and Controlled Fusion: Plasma physics|url=http://books.google.com/books?id=ToAtqnznr80C|volumen=1|fechaacceso=28 de octubre de 2011|idioma=inglés|otros=Ilustrada, reimpresa|edición=2a|año=1984|editorial=Springer|isbn=9780306413322|página=421}}
* Sturrock, P.A. (1994). AfiguraPlasma physics: an introduction to the theory of astrophysical, geophysical, and laboratory afigures (n'inglés).[http://books.google.com/books?id=jsMFNi2xQzkC] {{cita llibru|apellido=Sturrock|nombre=P.A.|título=Plasma physics: an introduction to the theory of astrophysical, geophysical, and laboratory plasmas|url=http://books.google.com/books?id=jsMFNi2xQzkC|fechaacceso=28 de octubre de 2011|idioma=inglés|otros=Ilustrada|edición=3a|año=1994|editorial=Cambridge University Press|isbn=9780521448109|página=335}}
 
== Enllaces esternos ==