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Le plasma, état de la matière

Le plasma, état de la matière

L'état de plasma en physique est un gaz ionisé, l'un des quatre états classiques d'agrégation de la matière.

Ce gaz est composé d' atomes et de molécules ionisés et contient des électrons libres et des ions positifs et négatifs. Dans un sens plus large, un plasma peut être composé de n'importe quelle particule chargée.

Lorsque le gaz est chauffé à des températures élevées, il passe dans le plasma. Dans ces conditions, on l'appelle aussi le quatrième état d'agrégation de la matière (après la matière solide, liquide et l'état gazeux).

Les aurores boréales sont des exemples de plasma généré naturellement. Le vent solaire est composé de particules chargées à très haute énergie qui forment un plasma diffus. Lorsque ces particules entrent en collision avec l'atmosphère, elles l'ionisent et les aurores boréales sont produites.

L'utilisation du terme «plasma» pour désigner un gaz ionisé a été lancée en 1927 par Irving Langmuir (1881-1957)

Caractéristiques du plasma

Les principales caractéristiques du plasma sont les suivantes:

  1. Neutralité et espèces présentes: le plasma est composé d'un nombre égal de charges positives et négatives, ce qui annule la charge totale du système. Dans un tel cas, on parle d'un plasma électriquement neutre ou quasi neutre.

  2. La longueur de l'onde plasma: elle dépend également du contenu concave de son conteneur, qui influence son parallélisme par rapport à l'axe x sur la terre et affecte la longueur de cette onde du spectre électromagnétique.

  3. Fréquence du plasma: tout comme la longueur de Debye fournit une mesure des longueurs typiques dans un plasma, la fréquence du plasma décrit ses temps caractéristiques.

  4. Température et vitesse thermique. En général, les particules d'une espèce particulière situées en un point donné n'ont pas la même vitesse. Au contraire, ils présentent une distribution qui en équilibre thermique est décrite par la distribution de Maxwell-Boltzmann. Plus la température est élevée, plus la dispersion de vitesse est grande.

  5. Le paramètre plasma: Le paramètre plasma indique le nombre moyen de particules dans une sphère dont le rayon est la longueur de Debye (sphère Debye).

Dans la physique des plasmas on distingue deux types de plasmas:

  • Le plasma froid : les électrons ont acquis assez d'énergie pour effectuer des réactions par collision avec les autres espèces.

  • Le plasma chaud : les électrons, mais aussi les ions sont assez énergétiques pour influencer le comportement du plasma.

Quel est le lien entre le plasma et l' électricité?

Puisque les particules d'un gaz sont mobiles, le plasma peut conduire le courant électrique. Par conséquent, les plasmas peuvent générer des champs électriques et magnétiques.

Une source haute tension fournit un champ électrique puissant qui accélère les électrons libres. Si ce nombre d'électrons acquiert une énergie cinétique suffisante, ils briseront des électrons libres supplémentaires lorsqu'ils entreront en collision avec des atomes de gaz neutres. Les ions et les électrons se développent de manière exponentielle dans un processus d'emballement appelé rupture par avalanche. Le processus de décomposition crée un chemin lumineux partiellement conducteur à travers le gaz ionisé et les électrons libres - un plasma.

Les lampes fluorescentes ou les enseignes au néon contiennent du plasma qui chauffe et remue l' électricité.

Quelles sont les différences entre les états de la matière gazeuse et du plasma?

Le plasma est souvent appelé le quatrième état de la matière.

La structure de la matière plasma diffère des trois états agrégés les moins énergétiques de la matière, bien qu'elle soit similaire à la phase gazeuse en ce qu'il n'a pas une forme ou un volume défini.

Jusqu'à présent, il y a une discussion sur la question de la nature du plasma. Certaines personnes pensent que le plasma est un état d'agrégation distinct et d'autres considèrent qu'il ne s'agit que d'un gaz chaud. La plupart des physiciens pensent que le plasma est plus que du gaz.

Le plasma dans l'univers

Selon les concepts actuels, le plasma est l'état de matière le plus courant dans l'Univers. On considère que 99% de la matière visible de l'univers serait du plasma

Le soleil et les étoiles sont composés de plasma, et même l'espace entre eux est rempli de plasma, bien que très raréfié. La couronne solaire est la couche la plus externe du Soleil. Il est composé de plasma et s'étend à plus d'un million de kilomètres de son origine sur la chromosphère. La matière du cœur du soleil se présente dans l'état de plasma à millions de degrés Celsius, aussi.

La création d'étoiles et de galaxies se produit à travers des événements souvent de nature très énergétique et parfois explosive. Celles-ci sont associées à des décharges électriques massives, libérant de l'énergie stockée dans des circuits de plasma électriques colossaux stellaires, galactiques et super galactiques.

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Date de publication : 16 février 2021
Dernier examen : 17 février 2021