E L E C T R I C I D A D. Tubo de Plasma. Tubo de Plasma

Transcripción

1 E L E C T R I C I D A D Tubo de Plasma Tubo de Plasma

2 E L E C T R I C I D A D Además de los sólidos, líquidos y gases, es frecuente utilizar el término cuarto estado de la materia para los plasmas. En nuestro planeta Tierra los plasmas no se presentan de forma natural pero todo parece indicar que el 99% de la materia del Universo se encuentra en estado Plasma (el Sol y otras estrellas son principalmente plasma). Langmuir introdujo en 1929 la palabra plasma para describir los gases ionizados. Están constituidos por una mezcla gaseosa de iones positivos y electrones que se originan cuando una sustancia se somete a elevadas temperaturas. El plasma en su totalidad, al igual que los gases, es neutro eléctricamente, pues el número de cargas positivas y negativas es el mismo. Sin embargo sus propiedades son muy diferentes a la de los gases ordinarios: los iones lo convierten en buen conductor, absorbe ciertas radiaciones que pasan por un gas ordinario sin ser alteradas, y pueden moldearse y moverse (de hecho el nombre plasma está relacionado con la posibilidad de dar forma, plasmar) mediante campos eléctricos y magnéticos evitando así la necesidad de un recipiente como para los fluidos. Los plasmas se obtienen al calentar a muy altas temperaturas un gas aumentando la energía cinética de sus partículas, de modo que las colisiones entre ellas provocan una rápida ionización en cascada, y el gas se transforma en plasma. Para mantener este estado se necesitan temperaturas de millones de grados (tan elevadas como la de las estrellas). Otro modo de convertir un gas en plasma empleando temperaturas menores, es bombardeando las partículas del gas con electrones u otras partículas de alta energía, o con radiación.

3 MÁLAGA ANTES DE LA VISITA Tubo de Plasma Qué estados de la materia conoces? Pon un ejemplo de cada uno de ellos. Al plasma se le llama el cuarto estado de la materia. En qué se diferencia el plasma de un gas? En qué estado se halla la materia que forma las estrellas? Une mediante flechas: Localización Partícula Carga Núcleo Protón Negativa Neutrón Positiva Corteza Electrón Nula El siguiente esquema representa un átomo. Escribe el nombre de las partículas representadas. A partir de él, dibuja un anión y catión. Anión Átomo Catión Qué significa que un átomo o molécula esté en estado excitado? cómo se puede excitar? De qué modos regresa al estado fundamental? 1

4 E L E C T R I C I D A D DURANTE LA VISITA Acércate al módulo y pulsa el botón, qué aparece en el tubo de plasma? Acerca tu mano al tubo de plasma y tócalo, qué observas? Continúa tocando el tubo y con la otra mano roza la piel de algún compañero, qué ocurre? Aproxima ahora el tubo fluorescente sujetándolo por un extremo qué pasa? Sujétalo ahora por la mitad y comprueba el resultado. 2

5 MÁLAGA DESPUÉS DE LA VISITA Tubo de Plasma Qué le ocurre al gas que hay dentro del tubo cuando pulsas el botón y se le hace pasar la corriente? Cómo explicas la aparición de las chispas luminosas en el tubo? Por qué al acercar tu mano o el fluorescente al tubo de plasma pasa la corriente? Explica el funcionamiento de un tubo fluorescente. Cómo se producen los rayos de las tormentas? Benjamín Franklin fue el primero en demostrar la naturaleza eléctrica del rayo y fabricar el primer pararrayos. Investiga acerca de este científico, explicando el famoso experimento de la cometa y el funcionamiento de un pararrayos. 3

6 E L E C T R I C I D A D En un día de tormenta huele a algo especial, es ozono. A qué se debe esto? La ionosfera es una de las capas de la atmósfera terrestre, de qué está formada? Cómo la relacionarías con este módulo? Qué sistemas naturales o artificiales conoces que sean plasmas? Los plasmas tienen múltiples aplicaciones en diversos campos. Búscalas completando la siguiente tabla: Medicina Electrónica Industria Textil Metalurgia Automoción Luz e Imagen Energía 4

7 MÁLAGA Tubo de Plasma CURIOSIDADES Los plasmas se pueden emplear como fuente de energía y en otras aplicaciones como para procesamiento de residuos sólidos, en televisores, Los motores a reacción (motores de un cohete) generan gases a alta temperatura pero débilmente ionizados (plasma). Al añadirle sales de potasio o de cesio metálico, aumenta su conductividad y al hacerlo girar en el seno de un imán, se produce electricidad. Es la energía MHD, es decir, de interacción magnetohidrodinámica entre plasma y campo magnético. Esta energía es poco contaminante, y aunque se encuentra en estudio, ya se está aplicando en algunos países. Otra fuente de energía aún más prometedora sería la obtenida a partir de la fusión nuclear de un plasma de isótopos de hidrógeno en el interior de un campo magnético cerrado. Por desgracia, la primera aplicación de la fusión nuclear fue bélica (bomba de H). Una interesante aplicación de la gran cantidad de energía que proporcionaría la fusión es el llamado soplete de fusión, un plasma de alta temperatura, en el que se podría descargar todos los materiales de desecho. Los materiales se reducirían a sus átomos componentes ionizados y se separarían con un aparato tipo espectrómetro de masas. Así, en una planta de fusión se procesarían miles de toneladas de residuos sólidos diarios, que se reciclarían proporcionando una fuente de materias primas nuevas. Una de las aplicaciones más conocida de los plasmas está en los llamados televisores de plasma. En los televisores tradicionales un tubo de rayos catódicos produce un haz de electrones que excitan las sustancias fosforescentes de la pantalla, para producir puntos de luz (pixeles) de diferentes colores e intensidades. Diseño del ITER (International Thermonuclear Experiment Reactor) En un televisor de plasma, la pantalla está formada por dos placas de vidrio entre las cuales está el plasma (de neón y xenón), y cientos de miles de pequeñas celdas cubiertas de sustancias fosforescentes. Lo más pesado y voluminoso en un televisor es el tubo. Como en el de plasma no está, se reduce pues el tamaño y peso del aparato. 5

8 tlf fax Avda. DE LUIS BUÑUEL, MÁLAGA