sábado, 4 de octubre de 2008

Plasma, el estado más abundante de la materia


El desocupado lector que transite por estas páginas, como buen aficionado a la ciencia, podría preguntar a sus amigos ¿cuál es el estado más abundante de la materia? Comprobará que las contestaciones son muy diversas: quizá uno mencione el estado sólido, después de todo la Tierra es un planeta rocoso; otro, tal vez más sutil, defiende la primacía de los líquidos: recuerda que la mayor parte de la superficie terrestre está ocupada por los océanos, hasta se atreve a mencionar que el núcleo externo del planeta es líquido y quizá, confundiendo churras con merinas, e interpretando de una manera equivocada sus recuerdos de Geología, mencione cierta fluidez del manto terrestre que permite el movimiento de los continentes. La discusión entre el partidario del sólido y el del líquido puede enconarse hasta que otro, más resabiado, descalifique a ambos declarando, ufano, que Júpiter y Saturno, los planetas gigantes, están formados casi exclusivamente por gases. Cuando el debate esté en el punto culminante, ponga el lector cara de suficiencia, reclame la atención y declare… que todos están equivocados. Cuando, acabado el tumulto, le dejen continuar su discurso diga que el plasma es el estado más abundante de la materia; las estrellas, cuerpos mucho más grandes que el más grande de todos los planetas, están constituidas por materia en ese cuarto estado, lo mismo que la materia que se encuentra entre las galaxias. También en nuestro planeta existen plasmas, aunque en mucha menor cantidad: los rayos, las auroras o la capa de la atmósfera en la que rebotan las trasmisiones radioeléctricas, que hemos llamado ionosfera, constan de materia en este exótico estado. Pero no necesitamos esperar a una tormenta para contemplar los plasmas, los hallamos en un tubo fluorescente encendido, en la pantalla plana de un televisor en funcionamiento o incluso en algunas zonas de una simple llama.
¿Ya se ha convencido el sabio lector de la importancia de los plasmas? Entonces puede que le aguijonee la curiosidad y quiera saber en qué consisten. Recuerde que la materia está formada por átomos, y que estos pueden perder o ganar electrones; pues bien, cuando la materia consta de electrones y átomos cargados que bullen sin descanso sin tener una forma concreta ni ocupar un volumen definido, como si fuesen las moléculas de un gas, la apellidamos plasma. ¡Y nada más!

22 comentarios:

C. Armesto dijo...


Estimado amigo

Además de los cuatro estados de agregación de la materia mencionados: sólido, líquido, gas y plasma se me ocurren dos más: el condesado de Bose-Einstein que presentan los superconductores y superfluidos y el líquido de Fermi que presenta el helio tres y los electrones de un metan conductor.

Saludos
Epi

C. Armesto dijo...

Estimado amigo


1. Hay sólidos cristalinos como los metales y rocas, y sólidos amorfos como la madera; entre estos últimos están los vidrios, los geles como la gelatina y aerogeles artificiales tan ligeros que tienen una densidad trescientas veces menor que el agua.

2. Muchos televisores cuya pantalla es plana, tienen pantalla de plasma.

Saludos de Epi

C. Armesto dijo...

Estimado amigo

Actualmente se emplea plasma de peróxido de hidrógeno a baja temperatura para esterilizar artefactos médicos.

Cordiales saludos
Epi

C. Armesto dijo...

Estimado amigo

Nada tiene que ver el plasma sanguíneo con la materia en estado plasma.

Saludos cordiales
Epi

C. Armesto dijo...

Estimado amigo:

1º Un supersólido es un sólido que a presiones altas y a temperaturas bajas fluye como si fuera un líquido sin viscosidad: no existen datos concluyentes para afirmar que en la naturaleza existan sustancias en este estado.

2º A la presión atmosférica habitual el helio es la única sustancia pura que no podemos solidificar por enfriamiento. Debemos multiplicar la presión atmosférica por veinticinco (dos millones y medio de pascales) y enfriar a doscientos setenta y dos grados bajo cero (1 K) para conseguir helio sólido.

Cordiales saludos
Epi

C. Armesto dijo...

Estimado amigo

Voy a citarte algunos campos en los que es imprescindible usar los conocimientos sobre la física de los plasmas para comprender los fenómenos:
1º La ionosfera.
2º El comportamiento magnético del Sol (manchas, erupciones).
3º Las reacciones nucleares de fusión controlada para construir un reactor que produzca energía.
4º La física del plasma espacial (interplanetario, interestelar o intergaláctico).

Saludos cordiales de Epi

C. Armesto dijo...

Estimado amigo

La astenosfera, que forma parte del manto superior de la Tierra, es una capa de roca sometida a tal presión y temperatura que puede comportarse como un sólido o como un líquido de alta viscosidad; por ello puede fluir y es moldeable. La temperatura del manto varía desde los 600 centígrados en la zona de contacto con la corteza, hasta los 3500 en la zona de contacto con el núcleo.

En cualquier caso, la fluidez de la astenosfera, que permite el movimiento de los continentes, nada tiene que ver con el estado plasma.

Saludos

C. Armesto dijo...

Estimado amigo

Existe en amplio de intervalo de temperaturas en el que puede existir la materia en estado plasma. Me atengo a medios terrestres y no considero los plasmas extraterrestres: en los rayos el plasma alcanza una temperatura entre veinte mil y treinta mil grados centígrados; en cambio en los esterilizadores hospitalarios de plasma la temperatura está alrededor de cincuenta grados centígrados.

Saludos

C. Armesto dijo...

Estimado amigo

Los iones en fase gaseosa constituyen el estado plasma de la materia. Los iones disueltos, en agua como es habitual (la sal común, por ejemplo), forman una disolución que está en estado líquido: no forman ni constituyen un estado especial de la materia. El plasma sanguíneo, cuyo noventa por ciento es agua, es sangre a la que se le han extraído las células. Recuerda que el plasma sanguíneo nada tiene que ver con la materia en estado plasma.

Saludos

C. Armesto dijo...

Estimado amigo

1º El los colisionadores de hadrones se consiguió otro efímero estado de la materia: el plasma de quark-gluones compuesto por quarks (componentes elementales de la materia) libres y gluones, que está cien mil veces más caliente que el interior del Sol y es más denso que una estrella de neutrones.

2º Según la teoría del Big-Bang, en los primeros instantes del universo, la materia estaba en este estado.

3º Nada tiene que ver el plasma normal con este plasma de quarks

Saludos

C. Armesto dijo...

Estimado amigo

1º El plasma animal es un producto obtenido de la sangre procedente de los mataderos; sangre de una sola especie, vacuno o porcino, o mezcla de ambos animales. Para obtenerlo, se separan las células rojas que constituyen el setenta y cinco por ciento de la sangre; a continuación el plasma resultante se seca para obtener el producto final, con aspecto de polvo, que se usa en alimentación animal.

2º Como puedes deducir nada tiene que ver el plasma biológico con la materia en estado plasma.

Saludos

C. Armesto dijo...

Estimado amigo

Resumiendo de una manera muy concisa se podría considerar al plasma como gas ionizado. Igual que un gas no tiene forma ni volumen, pero a diferencia del gas, puede formar estructuras -rayos o filamentos- en presencia de campos magnéticos.

Saludos

C. Armesto dijo...

Estimado amigo

Hay un fenómeno atmosférico, que no mencioné porque todavía está sin explicar, en el que podrían aparecer los plasmas.

1º Los rayos en bola (rayos globulares o esferas luminosas) es un fenómeno atmosférico todavía sin explicar.
2º Observaciones que disponemos hasta la fecha: se trata de objetos esféricos luminosos, cuyo tamaño varía desde un centímetro a varios metros, dura unos cuantos segundos y se asocia a las tormentas eléctricas. Son poco frecuentes e imprevisibles.
3º Una hipótesis para explicarlo postula que el rayo globular es un plasma. Esperemos que, más pronto que tarda, se verifique la certeza o falsedad de esa hipótesis para explicar el fenómeno.

Saludos

C. Armesto dijo...

Estimado amigo

La materia densa caliente, abreviada WDM, se refiere a un estado de la materia (vagamente definido) que es demasiado caliente (entre cinco mil y cien mil grados) para ser descrito como materia condensada (sólido o líquido), pero demasiado denso (entre la centésima parte y cien veces la densidad del agua) para ser descrito como plasma.

Saludos

C. Armesto dijo...

Estimado amigo

Vivimos en el uno por ciento del universo, donde los plasmas casi no están presentes.

Saludos

C. Armesto dijo...

Estimado amigo

3C58 designa a un púlsar y a la nebulosa circundante, situado en la Vía Láctea, en la constelación de Casiopea.

Posiblemente es el resto de la supernova SN 1181 observada por astrónomos chinos y japoneses en el año 1181.

Quizá no sea una estrella de neutrones, como se pensaba, sino una estrella de quarks (las partículas componentes de neutrones y protones).

Saludos

C. Armesto dijo...

Estimado amigo

También hay plasmas en otros planetas.
El campo magnético de Júpiter (diez veces mayor que el terrestre) desvía el viento solar alrededor del planeta y crea una cavidad, la magnetosfera compuesta por plasma, dentro de la cual está el planeta. Tan grande es la magnetosfera que el Sol cabría en su interior y si un astrónomo en la Tierra pudiese verla tendría cinco veces el tamaño de la Luna.

Saludos

C. Armesto dijo...

Estimado amigo

1º Tienes razón. Tal vez no lo aclaré bien.

2º Me refiero al tamaño aparente: si desde la Tierra pudiésemos ver la magnetosfera de Júpiter, la veríamos mucho más grande que la Luna. Considera que el Sol, visto desde la Tierra, tiene el mismo tamaño que la Luna y eso no significa que su tamaño real sea el mismo.

3º La existencia de plasma es una de las razones por las que es muy peligrosa la exploración de Júpiter y sus lunas. En los cinturones de radiación de Júpiter hay plasma girando cuyas partículas bombardearían a las naves que allí llegasen. Un astronauta recibiría una dosis de radiación mil veces superior a la mortal.

Saludos

C. Armesto dijo...

Estimado amigo

Saturno también tiene magnetosfera; después de Júpiter es la mas grande. Sin embargo, no todos los planetas la tienen; concretamente tanto Marte como Venus carecen de magnetosfera.

Tal carencia expone a la superficie del planeta al viento solar.

Saludos

C. Armesto dijo...

Estimado amigo

En el pasado (hace cuatro mil millones de años), Marte tuvo campo magnético y por lo tanto una magnetosfera que protegió su superficie del viento solar. Si además añadimos que en el pasado también tuvo agua líquida no es descabellado pensar que pudiera haberse formado vida (bacteriana a similar) en el planeta.

Saludos

C. Armesto dijo...

Estimado amigo

Efectivamente, el universo era un plasma durante los primeros momentos después del big bang, debido a la alta temperatura. En este plasma los fotones interaccionaban con los protones y núcleos ligeros; por lo que el universo era opaco. Este estado se mantuvo durante los primeros 380.000 años. Después, se unieron los electrones con los núcleos y formaron los átomos, entonces los fotones dejaron de interaccionar y se propagaron libremente: constituyeron la radiación cósmica de fondo de microondas (CMB).

Saludos

C. Armesto dijo...

Estimado amigo

En Júpiter hay plasma: hay rayos (plasma) en las regiones polares y existe una ionosfera (formada por plasma).

Saludos