O que é o plasma? Entenda o quarto estado da matéria

Se você já folheou um livro de ciências na escola ou leu uma notícia sobre tempestades solares, provavelmente já se deparou com a palavra “plasma“. Ela surge quando falamos do Sol, de estrelas distantes e até de tecnologias futuristas. Mas, afinal, o que é esse “quarto estado da matéria” que parece tão cósmico?

Apesar do nome, que também usamos para o componente do sangue, o plasma da física é algo bem diferente. E embora soe como algo raro e complexo, ele é, na verdade, o estado mais comum da matéria em todo o universo.

O que são e quais são os estados da matéria? Veja como o plasma se encaixa neles

Para entender o plasma, precisamos dar um passo atrás. Na escola, aprendemos sobre três estados clássicos da matéria, que são definidos, basicamente, pela quantidade de energia que as partículas (átomos e moléculas) possuem:

1. Sólido: as partículas têm pouca energia, então ficam “grudadas” e vibram em posições fixas. Pense em uma pedra de gelo.
2. Líquido: adicione energia (calor) ao sólido, e as partículas começam a deslizar umas sobre as outras, mas ainda se mantêm juntas. O gelo derrete e vira água.
3. Gasoso: adicione mais energia, e as partículas se agitam tanto que se soltam completamente, voando pelo espaço. A água ferve e vira vapor.

O plasma é o que acontece quando você adiciona ainda mais energia ao gás.

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O que é o plasma?

O plasma é, de forma simples, um gás ionizado. A “ionização” é o processo que ocorre quando se fornece uma quantidade extrema de energia (seja por calor intenso ou por uma forte descarga elétrica) a um gás. A energia é tão brutal que os elétrons, que normalmente orbitam os núcleos dos átomos, são “arrancados” de suas posições.

O resultado não é mais um gás neutro, mas sim uma “sopa” caótica de partículas carregadas: de um lado, os íons (átomos que perderam elétrons e ficaram com carga positiva) e, do outro, os elétrons livres (com carga negativa).

Essa mistura de cargas livres faz com que o plasma tenha propriedades únicas, muito diferentes de um gás comum. A principal delas é que ele é um excelente condutor de eletricidade e reage intensamente a campos magnéticos.

Como explica um artigo do Instituto de Física da UFRGS (Universidade Federal do Rio Grande do Sul), o plasma é tão fundamental que compõe mais de 99% de toda a matéria visível do Universo.

O plasma aqui na Terra

Embora o Universo seja dominado por ele, o plasma não é tão comum em nosso dia a dia na superfície da Terra, pois exige muita energia. Mesmo assim, ele aparece:

• Naturalmente: o exemplo mais clássico é um raio durante uma tempestade. A descarga elétrica é tão potente que transforma instantaneamente o ar em seu caminho em plasma, gerando aquele brilho intenso. As Auroras Boreais (e Austrais) também são plasma: partículas energéticas do Sol colidindo com os gases da alta atmosfera terrestre. E sim, até vulcões podem gerar plasma através do intenso atrito e descargas elétricas dentro de suas plumas de cinza.
• Artificialmente: usamos plasma o tempo todo. As lâmpadas fluorescentes (aquelas compridas, de escritório) funcionam ionizando um gás em seu interior. As (hoje antigas) TVs de plasma usavam o mesmo princípio em pixels minúsculos. Em escala industrial, tochas de plasma são usadas para cortar metais com precisão cirúrgica.

Sobre as usinas nucleares, é preciso um esclarecimento: as usinas atuais (de fissão) não usam plasma. No entanto, o futuro da energia nuclear, a fusão nuclear, depende inteiramente dele. Projetos gigantescos, como o ITER, na França, estão construindo reatores experimentais chamados “Tokamaks”.

O objetivo deles é aquecer um gás de hidrogênio a centenas de milhões de graus Celsius, transformando-o em plasma e comprimindo-o com campos magnéticos para forçar a fusão dos átomos, liberando energia limpa da mesma forma que o Sol faz.

O plasma no espaço

É fora da Terra que o plasma realmente brilha. O nosso Sol não é uma “bola de fogo”; ele é uma esfera gigantesca de plasma superaquecido, mantido assim pela fusão nuclear em seu núcleo. Quase tudo que vemos dele é plasma em ação:

• Vento Solar: não é um “vento” de ar, mas um fluxo constante de plasma (prótons e elétrons) que o Sol expele em todas as direções, banhando todo o Sistema Solar.
• Erupções e Flares Solares: são explosões magnéticas violentas na superfície do Sol que arremessam quantidades colossais de plasma no espaço.
• Chuva Coronal (Chuva de Plasma): como explica a NASA, esse fenômeno ocorre quando o plasma quente é lançado para cima pelos campos magnéticos do Sol (formando arcos, ou “loops coronais”), esfria no espaço e depois “chove” de volta para a superfície solar, criando padrões espetaculares.

O plasma também domina outros planetas. Júpiter, por exemplo, tem um campo magnético poderosíssimo e uma atmosfera turbulenta. A sonda Juno, da NASA, detectou recentemente novos tipos de ondas de plasma nas regiões polares do gigante gasoso, ajudando a entender como se formam suas auroras, que são muito mais potentes que as da Terra.

Desde o brilho de uma nebulosa onde nascem estrelas até o vasto espaço (aparentemente vazio) entre os planetas, o Universo é, essencialmente, um oceano de plasma.

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