¿Las llamas contienen plasma?

La respuesta a esta pregunta es más complicada de lo que la mayoría de la gente piensa. Algunas llamas contienen plasma y otras no.. Para responder correctamente a esta pregunta, primero tenemos que definir estrictamente lo que entendemos por “plasma”. Una definición de libro de texto de un plasma es un gas ionizado. “gas ionizado” significa que algunos electrones han sido arrancados por completo de los átomos que forman el gas. Los electrones efectivamente libres están cargados negativamente y los átomos ionizados resultantes terminan cargados positivamente.. Un “ion” es un átomo con un número desigual de electrones y protones. Esta definición es un buen punto de partida., pero no es lo suficientemente exacto. Todos el gas contiene algunos iones y electrones liberados, y sin embargo no todo gas es un plasma. Debe haber algún punto de corte en el que haya suficientes iones en el gas para que comience a actuar como un plasma..

¿Qué significa actuar como un plasma?? Un plasma es un gas ionizado que refleja las ondas electromagnéticas de baja frecuencia como las ondas de radio.. Descrito en un nivel más básico., un plasma protege los campos eléctricos. Un plasma puede hacer esto porque suficientes electrones cargados negativamente e iones cargados positivamente están libres localmente y pueden unirse entre sí en un rango largo., manera colectiva. El comportamiento colectivo de iones y electrones significa que pueden responder fuertemente a los campos eléctricos incidentes y moverse para cancelar estos campos.. Por lo tanto, una definición más estricta de un plasma es un gas donde hay suficientes electrones e iones liberados para que actúen colectivamente. La distancia que puede alcanzar un campo eléctrico externo en una nube de partículas cargadas se caracteriza por la “Longitud de Debye”. Cuantos más átomos se ionizan, cuanto más fuertes sean las oscilaciones colectivas de las cargas, y cuanto menor sea la longitud de Debye. Por lo tanto, la definición más estricta de un plasma es un gas ionizado con suficiente ionización para que la longitud de Debye sea significativamente menor que el ancho de la nube de gas..

en una llama, La ionización de los átomos del aire ocurre porque la temperatura es lo suficientemente alta como para hacer que los átomos choquen entre sí y se desprendan electrones.. Por lo tanto, en una llama, la cantidad de ionización depende de la temperatura. (Otros mecanismos pueden conducir a la ionización.. Por ejemplo, en un relámpago, fuertes corrientes eléctricas provocan la ionización. en la ionosfera, la luz del sol provoca la ionización.) La conclusión es que una llama solo se convierte en plasma si se calienta lo suficiente. Las llamas a temperaturas más bajas no contienen suficiente ionización para convertirse en plasma.. Por otra parte, una llama de temperatura más alta contiene suficientes electrones e iones liberados para actuar como un plasma.

Por ejemplo, una vela de cera común tiene una llama que arde a una temperatura máxima de 1,500 grados Celsius, que es demasiado bajo para crear muchos iones. Por lo tanto, la llama de una vela no es un plasma.. Tenga en cuenta que los vibrantes colores rojo, naranja y amarillo que vemos en una llama no se crean porque la llama es un plasma. Más bien, estos colores son emitidos por partículas de combustible quemadas de forma incompleta (“Hollín”) que están tan calientes que brillan como una tostadora eléctrica. Si bombeas suficiente oxígeno a una llama, la combustión se completa y la llama roja-naranja-amarilla se apaga. Teniendo esto en cuenta, debe quedar claro que la llama de una vela emite luz aunque no sea un plasma. En contraste con las llamas de las velas, ciertas mezclas ardientes de acetileno pueden alcanzar 3,100 grados Celsius, con una longitud Debye asociada de 0.01 milimetros, según la Coalición para la Ciencia del Plasma. Tales llamas son, por lo tanto, plasmas. (siempre y cuando la llama sea mucho más grande que 0.01 milimetros, que suele ser el caso). Otras llamas, incluidas las llamas de las fogatas, estufas de propano, y encendedores de cigarrillos, tienen temperaturas que se encuentran en algún lugar entre estos dos extremos, y por lo tanto puede o no ser plasma. Llamas cotidianas como las de la quema de madera, carbón, gasolina, propano, o el gas natural normalmente no son lo suficientemente calientes para actuar como un plasma.

Crédito:https://wtamu.edu/~cbaird/sq/2014/05/28/do-flames-contain-plasma/