Définition du plasma en chimie et physique

Le plasma est un état de la matière où la phase gazeuse est excitée jusqu'à ce que les électrons atomiques ne soient plus associés à aucun noyau atomique particulier. Les plasmas sont constitués d'ions chargés positivement et d'électrons non liés. Le plasma peut être produit en chauffant un gaz jusqu'à ce qu'il soit ionisé ou en le soumettant à un fort champ électromagnétique.

Le terme plasma vient d'un mot grec qui signifie gelée ou matière moulable. Le mot a été introduit dans les années 1920 par le chimiste Irving Langmuir.

Le plasma est considéré comme l'un des quatre états fondamentaux de la matière, avec les solides, les liquides et les gaz. Alors que les trois autres états de la matière se rencontrent couramment dans la vie quotidienne, le plasma est relativement rare.

Exemples de plasma

Le jouet boule de plasma est un exemple typique de plasma et de son comportement. Le plasma se trouve également dans les néons, les écrans plasma, les torches de soudage à l'arc et les bobines Tesla. Des exemples naturels de plasma comprennent l'éclair de l'aurore, l'ionosphère, le feu de Saint-Elme et les étincelles électriques. Bien qu'il ne soit pas souvent vu sur Terre, le plasma est la forme de matière la plus abondante dans l'univers (à l'exclusion peut-être de la matière noire). Les étoiles, l'intérieur du Soleil, le vent solaire et la couronne solaire sont constitués de plasma entièrement ionisé. Le milieu interstellaire et le milieu intergalactique contiennent également du plasma.

Propriétés du plasma

Dans un sens, le plasma est comme un gaz en ce sens qu'il prend la forme et le volume de son contenant. Cependant, le plasma n'est pas aussi libre que le gaz car ses particules sont chargées électriquement. Les charges opposées s'attirent, ce qui fait souvent que le plasma conserve une forme ou un écoulement général. Les particules chargées signifient également que le plasma peut être façonné ou contenu par des champs électriques et magnétiques. Le plasma est généralement à une pression beaucoup plus basse qu'un gaz.

Types de plasma

Le plasma est le résultat de l'ionisation des atomes. Parce qu'il est possible que tout ou partie des atomes soient ionisés, il existe différents degrés d'ionisation. Le niveau d'ionisation est principalement contrôlé par la température, où l'augmentation de la température augmente le degré d'ionisation. La matière dans laquelle seulement 1% des particules sont ionisées peut présenter les caractéristiques du plasma, mais pas être plasma.

Le plasma peut être classé comme «chaud» ou «complètement ionisé» si presque toutes les particules sont ionisées, ou «froid» ou «incomplètement ionisé» si une petite fraction de molécules est ionisée. Notez que la température du plasma froid peut encore être incroyablement chaude (milliers de degrés Celsius)!

Une autre façon de catégoriser le plasma est thermique ou non thermique. Dans le plasma thermique, les électrons et les particules plus lourdes sont en équilibre thermique ou à la même température. Dans le plasma non thermique, les électrons sont à une température beaucoup plus élevée que les ions et les particules neutres (qui peuvent être à température ambiante).

Découverte du plasma

La première description scientifique du plasma a été faite par Sir William Crookes en 1879, en référence à ce qu'il appelait la «matière rayonnante» dans un tube à rayons cathodiques de Crookes. Le physicien britannique Sir J.J. Les expériences de Thomson avec un tube à rayons cathodiques l'ont amené à proposer un modèle atomique dans lequel les atomes étaient constitués de particules subatomiques chargées positivement (protons) et négativement. En 1928, Langmuir a donné un nom à la forme de la matière.