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Plasma



Una lámpara de plasma.
En física y química, se denomina plasma a un gas constituido por partículas cargadas de iones libres y cuya dinámica presenta efectos colectivos dominados por las interacciones electromagnéticas de largo alcance entre las mismas. Con frecuencia se habla del plasma como un estado de agregación de la materia con características propias, diferenciándolo deeste modo del estado gaseoso, en el que no existen efectos colectivos importantes. Plasma, también llamado el cuarto estado de la materia, es un gas que está constituido por electrones y por iones cargados positivamente. Estos átomos se mueven libremente. Entre más alta la temperatura, más rápido se mueven los átomos en el gas y al momento de colisionar, la velocidad es tan alta que se produce undesprendimiento de electrones. El plasma tiene la característica especial de que se puede manipular muy fácilmente por campos magnéticos y además conduce la electricidad.«Plasma» (en español).

Contenido

• 1 Parámetros de un plasma
o 1.1 Neutralidad y especies presentes
o 1.2 Longitudes
o 1.3 La frecuencia de plasma
o 1.4 Temperatura: velocidad térmica
o 1.5 El parámetro de plasma
• 2Modelos teóricos
o 2.1 Modelos discretos
o 2.2 Modelos cinéticos continuos
o 2.3 Modelos de fluidos o hidrodinámicos
• 3 Ejemplos de plasmas
• 4 Véase también
• 5 Referencias
• 6 Enlaces externos

Parámetros de un plasma
Puesto que existen plasmas en contextos muy diferentes y con características diversas, la primera tarea de la física del plasma es definir apropiadamente los parámetrosque deciden el comportamiento de un plasma. El conocimiento de estos parámetros permite al investigador escoger la descripción más apropiada para su sistema. Los principales parámetros son los siguientes:
Neutralidad y especies presentes
El plasma está formado por igual número de cargas positivas y negativas, lo que anula la carga total del sistema. En tal caso se habla de un plasma neutro ocasi-neutro. También existen plasmas no neutros o inestables, como el flujo de electrones dentro de un acelerador de partículas, pero requieren algún tipo de confinamiento externo para vencer las fuerzas de repulsión electrostática.
Los plasmas más comunes son los formados por electrones e iones. En general puede haber varias especies de iones dentro del plasma, como moléculas ionizadas positivas(cationes) y otras que han capturado un electrón y aportan una carga negativa (aniones).
Longitudes
La longitud de Debye o de apantallamiento electromagnético. También la longitud de una onda plasmatica depende del contenido cóncavo de su recipiente, el cual influye porque su paralelismo con respecto del eje x sobre la tierra afecta la longitud de dicha onda de espectro electromagnético.
Lafrecuencia de plasma
Así como la longitud de Debye proporciona una medida de las longitudes típicas en un plasma, la frecuencia de plasma (ωp) describe sus tiempos característicos. Supóngase que en un plasma en equilibrio y sin densidades de carga se introduce un pequeño desplazamiento de todos los electrones en una dirección. Éstos sentirán la atracción de los iones en la dirección opuesta, se moveránhacia ella y comenzarán a oscilar en torno a la posición original de equilibrio. La frecuencia de tal oscilación es lo que se denomina frecuencia de plasma. La frecuencia de plasma de los electrones es:

donde me es la masa del electrón y e su carga.
Temperatura: velocidad térmica


Los rayos y relámpagos son un plasma que alcanza una temperatura de 27.000 °C.
Por lo general laspartículas de una determinada especie localizadas en un punto dado no tienen igual velocidad: presentan por el contrario una distribución que en el equilibrio térmico es descrita por la distribución de Maxwell-Boltzmann. A mayor temperatura, mayor será la dispersión de velocidades (más ancha será la curva que la representa).
Una medida de tal dispersión es la velocidad cuadrática media que, en el...