Un amigo declaró que las estrellas son bolas calientes de gas, sin embargo sabemos que técnicamente las estrellas son plasma. ¿Es su declaración totalmente incorrecta? ¿Puede un plasma ser considerado una forma de gas o debería ser referido como una forma distinta de materia?
Respuestas
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Buena pregunta. La diferencia definitoria es que en un gas los átomos están intactos, y de hecho suelen estar unidos en moléculas, mientras que en un plasma al menos algunos de los electrones se separan completamente de sus átomos. En otras palabras, las partículas de un plasma están cargadas, pero las de un gas están mayoritariamente sin carga. Así que, técnicamente, un plasma no es un gas y debería decirse que una estrella es una bola de plasma, no de gas. (En realidad, hay una fina capa exterior llamada fotosfera que en realidad consiste en gas porque la temperatura no es lo suficientemente caliente como para formar plasma)
Sin embargo, fuera de la física, la gente suele utilizar la palabra "gas" para referirse a cualquier tipo de sustancia vaporosa, y en ese sentido supongo que un plasma cuenta. Así que hay un sentido en el que la afirmación de tu amigo podría considerarse correcta. Pero esa es una pregunta para el sitio en inglés.
Philippe Gerber
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181
Los gases son sistemas muy simples. Basta con considerar un sello distintivo de todos los gases, el gas ideal. Hay no interacciones entre las partículas allí presentes. Los gases de la vida real tienen algunas interacciones, pero éstas pueden tratarse como perturbaciones del gas ideal. Por supuesto, en ciertas partes de los diagramas de fase los gases son más complicados. Me refiero a las líneas de transición a líquidos y sólidos, por supuesto, y sobre todo a las cosas peculiares que ocurren en el punto crítico. Pero lo que consideramos como gas normalmente (por ejemplo, el aire que nos rodea) puede ser tratado como un montón de partículas que no interactúan casi en absoluto. En otras palabras, estas partículas son prácticamente neutras.
Por otra parte, el plasma no se limita a las partículas. El plasma se compone tanto de partículas como de campos (normalmente un campo EM, pero también hay muchos otros tipos) y hay fenómenos muy complejos que pueden transferir la energía entre los campos y las partículas. Este es un punto muy importante ya que la gente suele olvidar que los campos son tan fundamentales como las partículas (más fundamentales incluso, ya que según la teoría cuántica de campos (QFT) las partículas son sólo porciones locales de algún campo). Así, desde el punto de vista de la QFT, el plasma es una mezcla de materia y de campos de fuerza. Si tratáramos el sistema de partículas cargadas + campo EM en igualdad de condiciones, se describiría mejor como plasma de electrones y fotones. Del mismo modo, existe un plasma de quark-gluones (donde la fuerza fuerte en lugar de la fuerza EM es dominante).
Así, los dos puntos principales sobre los plasmas son que contienen partículas cargadas (bajo cualquier fuerza) y campos y que son muy complicados (debido a que son muy densos, condición necesaria para romper las partículas neutras en sus componentes cargados). Si entendiéramos el plasma lo suficientemente bien, podríamos, por ejemplo, realizar la fusión termonuclear (al menos en principio). Actualmente esto no es posible porque el plasma es muy inestable .
Alex
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6
El plasma se considera uno de los 4 estados fundamentales de la materia. Las partículas cargadas deben estar lo suficientemente juntas como para que cada partícula influya en muchas partículas cargadas cercanas, en lugar de interactuar sólo con la partícula más cercana (estos efectos colectivos son una característica distintiva de un plasma). La aproximación del plasma es válida cuando el número de portadores de carga dentro de la esfera de influencia (llamada esfera de Debye cuyo radio es la longitud de cribado de Debye) de una partícula particular es mayor que la unidad para proporcionar un comportamiento colectivo de las partículas cargadas. El número medio de partículas en la esfera de Debye viene dado por el parámetro de plasma
