FÍSICA DE PLASMAS
UMA INTRODUÇÃO
Transição de Fase
Existem 2 tipos de transição de fase: descontínua (primeira ordem) e contínua (segunda ordem).
As transições de fase de primeira ordem são regularmente ensinadas no segundo ano do Ensino Médio, portanto familiares ao estudante do terceiro ano. São chamadas descontínuas por causa da existência de um plâto nas curvas de aquecimento e resfriamento, dentro do qual a transição de fase ocorre a temperatura constante. São caracterizadas assim por um Calor Latente, a quantidade de energia necessária para se levar o sistema termodinâmico de um estado de equilíbrio a outro distinto, por exemplo, de sólido a líquido. Ou seja, quando o sistema se encontra em uma temperatura de transição de fase (ponto de transição), ele pode acessar dois estados igualmente estáveis, mas em regiões distintas do espaço de configuração termodinâmico. A mudança da temperatura, ou algum outro parâmetro termodinâmico, fará com que o sistem favoreça um deles.
Já as transições de fase contínuas se caracterizam pela ausência de plâtos nas curvas de aquecimento e resfriamento, portanto, não apresentam Calor Latente. O sistema é levado de um a outro estado de maneira contínua, sendo cada estado consecutivo adjacente ao anterior no espaço de fase termodinâmico.
Ionização e Recombinação
Chamamos a transição de fase gás-plasma de Ionização, ela ocorre quando a energia cinética média dos elétrons do gás se aproxima da energia de ligação entre os elétrons e seus núcleos. Ao aquercermos o gás, gradualmente mais e mais elétron adquirem energia cinética suficiente para se separar dos seus núcleos atômicos, aumentando a densidade de íons no material, ao chegar perto dessa temperatura rapidamente o gás se torna plasma.
Chamamos de Recombinação a transição de fase plasma-gás. À medida em que se resfria o plasma, os elétrons vão perdendo energia cinética, até que a força de atração elétrica entre ele e o núcleo consiga prende-lo novamente ao átomo, neutralizando-o.
As diferentes temperaturas dos plasmas
Na verdade, em nenhum estado da matéria há uniformidade na energia cinética de todas as partículas. Existe sim uma energia cinética média constante, porém, entre as partículas do sistema ocorre uma distribuição de velocidades ao redor do valor médio. Assim, há partículas mais rápidas do que a média, e outras mais lentas. Chamamos esse pluralismo energético de Distribuição de Velocidades de Maxwell, em homenagem ao físico que a primeiro descreveu.
