He oído que los carteles de neón contienen plasma, ¿por qué no están calientes? ¿es porque los electrones e iones no chocan con la pared de la lámpara? ¿Es porque es un plasma no térmico y los electrones e iones no están en equilibrio térmico? Si es así, ¿los electrones e iones y los átomos neutros (todos ellos) chocan con la pared de la lámpara?
Hay una diferencia entre temperatura y energía.
El plasma es, como has dicho, muy caliente, pero no hay mucha cantidad. La densidad del plasma en el tubo es muy baja. Así que cuando choca con las paredes del tubo, transfiere muy poca energía. Por lo tanto, la masa del tubo de vidrio aumenta muy poco su temperatura.
Es como una bengala de fuegos artificiales, las chispas están a 2000degC pero son muy pequeñas, tienen muy poca masa y contienen muy poca energía - así que cuando una cae sobre ti transfiere mucha menos energía que una taza de café caliente a 80deg C.
Como sugieres en tu pregunta, el contenido del tubo no está en equilibrio termodinámico. En cualquier momento habrá un pequeño número de electrones bastante energéticos y un gran número de átomos de gas neutros de baja energía. Los átomos neutros tienen una temperatura de alrededor de la temperatura ambiente.
No estoy seguro de que tenga mucho sentido asignar una temperatura a los electrones porque su movimiento se realiza a lo largo de las líneas de campo eléctrico y no es aleatorio, pero supongo que se podría ver como un pequeño número de electrones calientes que calientan un gran número de átomos neutros. Visto así, la temperatura media sería de alrededor de la temperatura ambiente y no de los millones de grados que normalmente se asocian a un plasma. Un electrón energético que colisionara con la pared del tubo lo calentaría, pero los átomos neutros de baja energía lo volverían a enfriar inmediatamente.
Técnicamente, el contenido del tubo es un plasma porque hay electrones e iones libres, pero el porcentaje de átomos ionizados es minúsculo. No es un plasma en el sentido en que lo es el gas del Sol.
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