Envía un regalo gratis a tus amigos

x x Electricidad/Gener/Plasmas

7/11/03

12:36

Página 34

La electricidad
y la generación
de plasmas
Jesús Pedro Torres Castro

Becario de FPDI del III de la Junta
de Andalucía. Departamento de Física.
Universidad de Córdoba

Antonio Sola Díaz

Profesor Titular de Universidad.
Departamento de Física.
Universidad de Córdoba.

Antonio José Gamero Rojas

Profesor Titular deUniversidad.
Departamento de Física.
Universidad de Córdoba.

34

Introducción: el cuarto estado de la
materia en la naturaleza
Sólido, líquido y gas. Esta conocida secuencia, siguiendo una progresión de aumento de
la temperatura, es en general para cualquier
sustancia el conjunto de las diferentes fases
físicas en las que las moléculas que la componen pueden ordenarse. Desde larigidez
de la ordenación (cristalina o no) de un sólido, las moléculas pueden romper sus enlaces
comunes convirtiéndose en una maraña aún
sin desenredar en estado líquido. Un aporte
mayor de energía puede conseguir que las
uniones entre moléculas se rompan totalmente y que cada molécula se mueva libremente en estado gaseoso, interactuando
entre sí cuando el azar quiera que colisionen.
Pero si secalienta aún más un gas, puede llegar a haber suficiente energía como para disociar moléculas en los átomos que la componen y los átomos en electrones e iones
(núcleos atómicos con déficit de electrones).
Se produce un cambio de fase física hacia un
nuevo estado de la materia, ahora descom-

anales de mecánica y electricidad / septiembre-octubre 2003

puesta cada vez más en sus componentesmás elementales; el estado de plasma. Así se
denomina genéricamente un gran conjunto
de diferentes sistemas físicos con unas características muy parecidas, en un amplio rango
de densidades, temperaturas y energías, dado
que al aumentar cada vez más la energía del
plasma, se irán disociando enlaces primero
moleculares y luego atómicos, y por tanto se
puede hablar de diferentes tipos deplasmas
con cada vez más partículas ionizadas.
En la Naturaleza existe plasma electrónico
de combustión en un fuego, brillando en las
lámparas fluorescentes, se genera plasma en
el gas ionizado cuando un interruptor de alta
tensión se cortocircuita, cuando vemos una
aurora boreal estamos viendo un plasma, toda
la Ionosfera terrestre lo es, como nuestro
Sol, o hasta hay plasma (nuclear) en unaestrella de neutrones. El rayo en una tormenta,
también es un plasma… Por tanto, podemos
ver cómo la palabra plasma engloba en realidad diversos plasmas físicos diferentes. Lo
característico de todos ellos es que, a la vez

Figura 1. Diagrama de tipos de plasma

Experimentos
fusión

1010

108
Van
Allen

que es conductor, se mantiene eléctricamente
neutro como ocurre en loselectrolitos (existen teorías y modelos comunes en la física
de plasmas y en la químico-física de disoluciones electrolíticas).
A modo de ejemplo, en la Figura 1 se representan algunos plasmas típicos, tanto naturales como artificiales, en un diagrama de
temperatura electrónica (una medida de la
energía media del gas de electrones) frente a
la densidad de electrones.
De hecho, el mediointerestelar es plasma.
Vivimos actualmente en un Universo compuesto de plasma al menos en un 99% de la
materia conocida, aunque el plasma sea bastante inusual en la Tierra que los humanos
conocemos. Este hecho, puesto de manifiesto cuando la astronomía pudo estudiar el
cielo más allá del espectro visible de la luz,
llevó a Hannes Alfvén, Nobel de Física en
1970 por su trabajo pionero en Física dePlasmas, a denominar nuestro universo como Universo de plasma. El plasma es pues el
cuar to estado de la materia, aunque bien
merecería considerarse el primero, pues es
el estado originario de nuestro Universo, y
aún hoy la materia que lo rellena es plasma
en gran parte.
Por lo dicho hasta ahora, están claras las
implicaciones fundamentales y el interés
que conlleva el estudio de los...