Che cos’è il plasma?

Il termine ‘Plasma’ può significare una varietà di cose: (Fonte Wiktionary)

plasma (plurale plasmi o plasmati)

  1. (fisica) Uno stato della materia costituito da gas parzialmente ionizzato
  2. (ematologia) Una componente chiara del sangue o della linfa contenente fibrina
  3. (ematologia) Plasma sanguigno, privo di cellule in sospensione, usato nelle trasfusioni
  4. (mineralogia) Una varietà di quarzo verde, usato nell’antichità per fare ornamenti incisi.
  5. (medicina, datato) Una miscela di amido e glicerina, usata come sostituto degli unguenti.
  6. (computer grafica, demoscene) Un effetto visivo in cui cicli di colori cangianti sono deformati in vari modi per dare l’illusione del movimento organico liquido.

La maggior parte dell’universo conosciuto è in uno stato di plasma: stelle (come il sole), fulmini, ecc. Fonte Il nucleo del plasma ha una temperatura compresa tra 11.000° e 14.500° Fahrenheit, limitando così i suoi usi applicabili. Come gas ionizzato, la densità di elettroni del plasma è bilanciata da ioni positivi e contiene una quantità sufficiente di particelle elettricamente cariche per influenzare le sue proprietà elettriche e il suo comportamento.

Ci concentriamo su una versione a bassa energia della prima definizione elencata sopra: il quarto stato della materia. I gas si trasformano in plasma quando raggiungono un calore termico e si ionizzano.

Le scariche di plasma esistono in una vasta gamma di condizioni. Le loro proprietà particolari dipendono da una varietà di parametri tra cui pressione, temperatura e densità. La temperatura del gas plasma dipende in gran parte dalle energie medie delle particelle e dai loro gradi di libertà (traslazionali, rotazionali, vibrazionali ed elettronici). Tali energie sono raggiunte attraverso collisioni elettrone-elettrone e collisioni di elettroni con particelle pesanti, che portano alla ionizzazione delle particelle pesanti. A seconda della frequenza delle collisioni, l’energia (e quindi la temperatura) dei componenti del plasma (elettroni e particelle pesanti) può essere diversa. Come risultato, il plasma può esistere in uno stato di non-equilibrio.

Plasma non termico vs. plasma termico convenzionale

Plasma non termico (NTP), d’altra parte, può variare dalla temperatura ambiente a oltre 4.500° Fahrenheit. L’NTP può essere usato come catalizzatore di reazioni chimiche e come valore di calore “controllato” in millisecondi. Le applicazioni NTP si concentrano nei campi dell’energia, della medicina, del controllo ambientale, della stampa 3D, dell’industria e dell’agricoltura

come le TV al plasma e le torce per il taglio dei metalli.

In NTP, la temperatura degli elettroni è più alta (di solito 10.000K o 1 eV); tuttavia, la temperatura di eccitazione rotazionale, la temperatura degli ioni e quella delle particelle pesanti sono tutte piuttosto basse (temperatura ambiente). In tali condizioni, gli elettroni ad alta energia portano alla formazione di specie chimiche attive e radicali, come l’ossigeno atomico (O) e l’idrossile (OH), e l’ossigeno eccitato elettronicamente (OiAG). Questi radicali e ioni generati dal plasma si comportano come catalizzatori e partecipano a reazioni a catena che promuovono o accelerano i percorsi di reazione. Al contrario, il plasma termico è spesso caratterizzato da un equilibrio di temperatura. Pertanto, la temperatura di tutti i livelli di energia e dei componenti sono quasi uguali. Nel plasma termico, l’effetto di riscaldamento joule provoca un’alta temperatura del gas. Nei plasmi termici, l’energia viene utilizzata per riscaldare l’intero gas, e le temperature spesso variano da 10.000 a 100.000K (10-100 elettronvolt (eV)).

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