Plasma

Introducción

El plasma es el cuarto estado de la materia, de mayor energía que los otros tres. Al aumentar la temperatura, las moléculas de una sustancia adquieren mayor energía cinética. El movimiento de las moléculas y la estructura que forman definen las características de cada uno de los estados sólido, líquido y gaseoso. Sin embargo, a partir de cierta temperatura, se dan cambios en laestructura interna de los átomos, lo que origina el paso de gas a plasma. Conforme el material se calienta, sus átomos se mueven con mayor rapidez y al chocar unos con otros en gran agitación puede originarse el desprendimiento de algunos de sus electrones orbitales. Los átomos pierden algunos de sus electrones (y en casos extremos, la totalidad de ellos), o sea, se ionizan. El plasma se componede iones y de sus electrones, que quedan en el material a pesar de que están libres del amarre atómico y son capaces de moverse independientemente. Por esa razón, es eléctricamente neutro.
Sabemos entonces que el plasma se origina cuando se ioniza un gas. Ya dijimos que ésto puede ocurrir por el aumento de temperatura. Cualquier sustancia por encima de los 10.000 grados Kelvin (ºK) se encuentra enestado plasma. Sin embargo, el estado de plasma no implica necesariamente altas temperaturas. La ionización de un material puede producirse por diversos medios, como por ejemplo:
Descargas eléctricas: Si a un gas ordinario se le aplica un campo eléctrico muy fuerte pueden desprenderse algunos de los electrones orbitales. Los electrones libres serán acelerados por el campo eléctrico y chocarán conotros átomos, desprendiendo algunos de sus electrones, y así el proceso continúa. Esto es lo que se llama una descarga eléctrica. Tales plasmas se producen en forma natural con los relámpagos o en forma artificial en las lámparas fluorescentes y los tubos de neón, por ejemplo.
Absorción de fotones: Los fotones, que son las partículas de la luz, también desprenden electrones de los átomos cuandochocan con ellos. A este proceso se le llama fotoionización y originó la mayor parte del plasma del universo, debido a la luz ultravioleta de las estrellas.
Podemos definir al plasma como cualquier sustancia con un grado de ionización suficiente para que sea sensible a la presencia de fuerzas eléctricas y magnéticas.
De esta manera, cualquier sustancia puede encontrarse en estado de plasma siempreque se den las condiciones para que toda ella o sólo una parte se encuentre ionizada. En la naturaleza existen plasmas que tienen temperaturas tan altas como 1.000.000.000 de grados Kelvin o tan bajas como 100 ºK. La densidad de los plasmas naturales también varía enormemente.
El kelvin, simbolizado como K, es la unidad de temperatura de la escala creada por William Thomson, Lord Kelvin, en elaño 1848, sobre la base del grado Celsius, estableciendo el punto cero en el cero absoluto y conservando la misma dimensión. Coincidiendo el incremento en un grado Celsius con el de un kelvin, su importancia radica en el 0 de la escala: la temperatura de 0 K es denominada 'cero absoluto' y corresponde al punto en el que las moléculas y átomos de un sistema tienen la mínima energía térmica posible(-273,15 °C). Para calcularlo, se suma la temperatura del cero absoluto en grados Celsius (sin el negativo) con la temperatura en grados Celsius de lo que queramos calcular y viceversa. Por ejemplo:
100 °C = 273,15 + 100 = 373,15 K

Más del 99% de la materia del universo se encuentra en estado plasma. La mayor parte es hidrógeno, ya que este es el elemento más abundante. El núcleo del hidrógeno estáconstituido por un solo protón y, por lo tanto, tiene únicamente un electrón. En un plasma de hidrógeno totalmente ionizado se tienen, pues, protones y electrones libres. El plasma es el componente de las estrellas y también llena el espacio interestelar e intergaláctico. Forma parte también de la ionosfera y la magnetosfera. Se cree incluso que el Universo nació en forma de plasma.
El plasma...