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Resumen estado de agregación plasma, Resúmenes de Termodinámica

Resumen para el estado de agregación conocido como plasma

Tipo: Resúmenes

2022/2023

Subido el 11/09/2023

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1. Generalidades
Se denomina «plasma» al gas ionizado en el
cual todos o la mayoría de los átomos han
perdido uno o varios electrones,
transformándose en iones positivos. El
plasma, en general, es una mezcla de tres
componentes: electrones libres, iones
positivos y átomos (o moléculas) neutras.
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¡Descarga Resumen estado de agregación plasma y más Resúmenes en PDF de Termodinámica solo en Docsity!

1. Generalidades

Se denomina «plasma» al gas ionizado en el

cual todos o la mayoría de los átomos han

perdido uno o varios electrones,

transformándose en iones positivos. El

plasma, en general, es una mezcla de tres

componentes: electrones libres, iones

positivos y átomos (o moléculas) neutras.

Una de las características del plasma consiste en que cuando está caliente casi no ofrece resistencia a la corriente eléctrica; su conductividad es grande. En el plasma frío (T<10. 0 K), por el contrario, la conductividad es muy baja. El plasma se confina en lasas denominadas trampas magnéticas, puesto que ninguna pared sólida puede resistir ni un breve instante la temperatura del plasma.

2. Temperatura del plasma

En el plasma totalmente ionizado, la probabilidad de los choques entre partículas disminuye rápidamente al aumentar la temperatura. Por esto se puede decir que en el plasma frío (TÉIO,OOO O K) denso, y en particular el que está débilmente ionizado, se encuentra en estado de equilibrio térmico. Las propiedades de este plasma se pueden definir valiéndose de la Termodinámica. Por el contrario, el plasma caliente enrarecido y totalmente ionizado puede encontrarse durante mucho

tiempo en estado de desequilibrio..

En la Física Estadística, la

temperatura se define como una

magnitud inversamente proporcional

al módulo de la así llamada

distribución canónica:

Por la temperatura se determina

el valor medio de la energía térmica

que le corresponde a cada grado de

libertad del movimiento de las

partículas.

En el plasma totalmente ionizado, los electrones y los iones sólo pueden tener movimiento de traslación. Por lo tanto, la energía térmica de un plasma totalmente ionizado que se encuentre en equilibrio es:

donde E es la energía de una

partícula.

Desde el punto de vista termodinámico, el plasma se comporta, como un gas perfecto si la energía de interacción entre las partículas es pequeña comparada con la energía térmica, con la particularidad de que la energía total del plasma coincidirá prácticamente con su energía térmica y la presión podrá hallarse por medio de la ecuación de estado de los gases ideales:

  • ni)KT siendo ne y ni respectivamente, las concentraciones de electrones e iones. También es conveniente medir la temperatura en unidades energéticas. En este caso, se entiende por «temperatura» la magnitud KT, la

La distancia de pantalla h (llamada longitud de Debye) se puede escribir como:

se aproxima al número atómico

medio de los iones, y n=n^e+n^i +

es la concentración total de las

partículas.

La expresión de h indica que la

distancia de pantalla será tanto

mayor cuanto mayor sea la

temperatura y menor la densidad

del plasma.

En el plasma denso, la distancia de pantalla, incluso a altas temperaturas, es muy pequeña. En este caso, la energía del plasma disminuye debido a la atracción mutua entre cada partícula y la «atmosfera» con exceso de cargas de signo contrario que la rodea.

La energía correspondiente a cada

partícula viene dada por

Esta magnitud recibe el nombre de energía electrostática, y es negativa, como toda energía de atracción. La energía electrostática es comparable a la que tendría el plasma si todas sus partículas con cargas de signo contrario se atrajeran desde una distancia igual a la de pantalla. La relación entre la energía electrostática y la térmica será 2e

El plasma se comportará como un gas ideal si o sea, cuando las densidades son suficientemente pequeñas o las temperaturas suficientemente altas. La disminución de la energía del plasma va acompañada de una disminución de su presión que puede ser calculada por las fórmulas de la Termodinámica. Mientras la energía electrostática es pequeña en comparación con la térmica, la presión disminuye en la magnitud. La cantidad de partículas que entran en la esfera que tiene radio igual a la longitud de