Tubo de Plasma Tubo de Plasma

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Tubo
Plasma
Plasma
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Además de los sólidos, líquidos y gases,
es frecuente utilizar el término cuarto
estado de la materia para los plasmas.
En nuestro planeta Tierra los plasmas
no se presentan de forma natural pero
todo parece indicar que el 99% de la
materia del Universo se encuentra
en “estado Plasma” (el Sol y otras
estrellas son principalmente plasma).
Langmuir introdujo en 1929 la palabra “plasma” para describir los
gases ionizados. Están constituidos por una mezcla gaseosa de
iones positivos y electrones que se originan cuando una sustancia
se somete a elevadas temperaturas. El plasma en su totalidad, al
igual que los gases, es neutro eléctricamente, pues el número de
cargas positivas y negativas es el mismo.
Sin embargo sus propiedades son muy diferentes a la de los
gases ordinarios: los iones lo convierten en buen conductor,
absorbe ciertas radiaciones que pasan por un gas ordinario sin
ser alteradas, y pueden moldearse y moverse (de hecho el nombre
“plasma” está relacionado con la posibilidad de “dar forma”,
plasmar) mediante campos eléctricos y magnéticos evitando así la
necesidad de un recipiente como para los fluidos.
Los plasmas se obtienen al calentar a muy altas temperaturas un
gas aumentando la energía cinética de sus partículas, de modo
que las colisiones entre ellas provocan una rápida ionización en
cascada, y el gas se transforma en plasma. Para mantener este
estado se necesitan temperaturas de millones de grados (tan
elevadas como la de las estrellas).
Otro modo de convertir un gas en plasma empleando
temperaturas menores, es bombardeando las partículas del gas
con electrones u otras partículas de alta energía, o con radiación.
D
Tubo de Plasma
MÁLAGA
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S DE L
ANTE
¿Qué estados de la materia conoces? Pon un ejemplo de cada uno de ellos.
Al plasma se le llama el cuarto estado de la materia.
¿En qué se diferencia el plasma de un gas?
¿En qué estado se halla la materia que forma las estrellas?
Une mediante flechas:
Localización
Núcleo
¤
Corteza
¤
Partícula
Carga
¤ Protón ¤
¤ Neutrón ¤
¤ Electrón ¤
¤ Negativa
¤ Positiva
¤ Nula
El siguiente esquema representa un átomo. Escribe el nombre de las partículas
representadas. A partir de él, dibuja un anión y catión.
Anión
Átomo
Catión
¿Qué significa que un átomo o molécula esté en estado excitado? ¿cómo se puede
excitar? ¿De qué modos regresa al estado fundamental?
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DU
Acércate al módulo y pulsa el botón, ¿qué aparece en el tubo de plasma?
Acerca tu mano al tubo de plasma y tócalo, ¿qué observas?
Continúa tocando el tubo y con la otra mano roza la piel de algún compañero, ¿qué ocurre?
Aproxima ahora el tubo fluorescente sujetándolo por un extremo ¿qué pasa?
Sujétalo ahora por la mitad y comprueba el resultado.
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MÁLAGA
Tubo de Plasma
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S
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S
É
U
DESP
¿Qué le ocurre al gas que hay dentro del tubo
cuando pulsas el botón y se le hace pasar la corriente?
¿Cómo explicas la aparición de las chispas luminosas en el tubo?
¿Por qué al acercar tu mano o el fluorescente al tubo de plasma pasa la corriente?
Explica el funcionamiento de un tubo fluorescente.
¿Cómo se producen los rayos de las tormentas?
Benjamín Franklin fue el primero en demostrar la naturaleza eléctrica del rayo y
fabricar el primer pararrayos. Investiga acerca de este científico, explicando el
famoso experimento de la cometa y el funcionamiento de un pararrayos.
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C
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A
En un día de tormenta huele a algo especial, es ozono. ¿A qué se debe esto?
La ionosfera es una de las capas de la atmósfera terrestre,
¿de qué está formada? ¿Cómo la relacionarías con este módulo?
¿Qué sistemas naturales o artificiales conoces que sean plasmas?
Los plasmas tienen múltiples aplicaciones en diversos campos.
Búscalas completando la siguiente tabla:
Medicina
4
Electrónica
Industria Textil
Metalurgia
Automoción
Luz e Imagen
Energía
D
MÁLAGA
Tubo de Plasma
ES
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A
D
I
S
CURIO
Los plasmas se pueden emplear como fuente de energía y en otras aplicaciones
como para procesamiento de residuos sólidos, en televisores,…
Los motores a reacción (motores de un cohete) generan gases a alta temperatura
pero débilmente ionizados (plasma). Al añadirle sales de potasio o de cesio metálico,
aumenta su conductividad y al hacerlo girar en el seno de un imán, se produce
electricidad. Es la energía MHD, es decir, de interacción magnetohidrodinámica
entre plasma y campo magnético. Esta energía es poco contaminante, y aunque se
encuentra en estudio, ya se está aplicando en algunos países.
Otra fuente de energía aún más prometedora sería la obtenida a partir de la
fusión nuclear de un plasma de isótopos de hidrógeno en el interior de un campo
magnético cerrado. Por desgracia, la primera aplicación de la fusión nuclear fue
bélica (bomba de H).
Una interesante aplicación de la gran cantidad
de energía que proporcionaría la fusión es
el llamado “soplete de fusión”, un plasma
de alta temperatura, en el que se podría
descargar todos los materiales de desecho.
Los materiales se reducirían a sus átomos
componentes ionizados y se separarían con
un aparato tipo espectrómetro de masas.
Así, en una planta de fusión se procesarían
miles de toneladas de residuos sólidos
diarios, que se reciclarían proporcionando una
fuente de materias primas nuevas.
Una de las aplicaciones más conocida de los
plasmas está en los llamados televisores
de plasma. En los televisores tradicionales
un tubo de rayos catódicos produce un haz
de electrones que excitan las sustancias
fosforescentes de la pantalla, para producir
puntos de luz (pixeles) de diferentes colores e
intensidades.
Diseño del ITER
(International Thermonuclear
Experiment Reactor)
En un televisor de plasma, la pantalla está formada por dos placas de vidrio entre
las cuales está el plasma (de neón y xenón), y cientos de miles de pequeñas celdas
cubiertas de sustancias fosforescentes. Lo más pesado y voluminoso en un
televisor es el tubo. Como en el de plasma no está, se reduce pues el tamaño y
peso del aparato.
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