Qu’est-ce que le plasma ?

Le terme « Plasma » peut signifier une variété de choses : (Source Wiktionnaire)

plasma (pluriel plasmas ou plasmata)

  1. (physique) État de la matière constitué de gaz partiellement ionisé
  2. (hématologie) Composant clair du sang ou de la lymphe contenant de la fibrine
  3. (hématologie) Plasma sanguin, exempt de cellules en suspension, utilisé dans les transfusions
  4. (minéralogie) Variété de quartz vert, utilisée dans l’Antiquité pour la fabrication d’ornements gravés.
  5. (médecine, daté) Mélange d’amidon et de glycérine, utilisé comme substitut de pommade.
  6. (infographie, démoscène) Effet visuel dans lequel des cycles de couleurs changeantes sont déformés de diverses manières pour donner l’illusion d’un mouvement organique liquide.

La majeure partie de l’univers connu est à l’état de plasma : étoiles (comme le soleil), éclairs, etc. Source Le cœur du plasma a une température comprise entre 11 000° et 14 500° Fahrenheit, ce qui limite ses utilisations applicables. En tant que gaz ionisé, la densité électronique du plasma est équilibrée par des ions positifs et contient une quantité suffisante de particules chargées électriquement pour affecter ses propriétés et son comportement électriques.

Nous nous concentrons sur une version basse énergie de la première définition citée ci-dessus : le quatrième état de la matière. Les gaz se transforment en plasma lorsqu’ils atteignent une chaleur thermique et s’ionisent.

Les décharges plasmatiques existent dans une large gamme de conditions. Leurs propriétés particulières dépendent d’une variété de paramètres, notamment la pression, la température et la densité. La température des gaz plasmatiques dépend largement des énergies moyennes des particules et de leurs degrés de liberté (translationnels, rotationnels, vibrationnels et électroniques). Ces énergies sont obtenues par des collisions électron-électron et des collisions d’électrons avec des particules lourdes, ce qui entraîne l’ionisation de ces dernières. En fonction de la fréquence des collisions, l’énergie (et donc la température) des composants du plasma (électrons et particules lourdes) peut être différente. Par conséquent, le plasma peut exister dans un état de non-équilibre.

Plasma non thermique par rapport au plasma thermique conventionnel

Le plasma non thermique (NTP), quant à lui, peut aller de la température ambiante à plus de 4 500° Fahrenheit. Le NTP peut être utilisé comme catalyseur pour des réactions chimiques et comme valeur calorifique « contrôlée » en quelques millisecondes. Les applications du NTP se concentrent dans les domaines de l’énergie, de la médecine, du contrôle environnemental, de l’impression 3D, de l’industrie et de l’agriculture

comme les téléviseurs à plasma et les torches de découpe des métaux.

Dans le NTP, la température des électrons est la plus élevée (généralement 10 000 K ou 1 eV) ; cependant, la température d’excitation rotationnelle, la température des ions et la température des particules lourdes sont toutes assez basses (température ambiante). Dans ces conditions, les électrons de haute énergie conduisent à la formation d’espèces chimiques actives et de radicaux, tels que l’oxygène (O) et l’hydroxyle (OH) atomiques, et l’oxygène excité électroniquement (OiAG). Ces radicaux et ions générés par le plasma se comportent comme des catalyseurs et participent à des réactions en chaîne qui favorisent ou accélèrent les voies de réaction. À l’inverse, le plasma thermique est souvent caractérisé par un équilibre de température. Par conséquent, la température de tous les niveaux d’énergie et de tous les composants est presque égale. Dans le plasma thermique, l’effet de chauffage par effet joule entraîne une température élevée du gaz. Dans les plasmas thermiques, l’énergie est utilisée pour chauffer l’ensemble du gaz, et les températures sont souvent comprises entre 10 000 et 100 000 K (10-100 électron-volts (eV)).

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