El fuego (las llamas) puede contener plasma, aunque sea un plasma parcialmente ionizado y dominado por las colisiones:
«Que exista un plasma en una llama depende del material que se quema y de la temperatura».
El Proyecto Educativo de Física Contemporánea produce un póster sobre plasmas (ver a la derecha) en el que las llamas (es decir, el fuego) se muestran como un plasma.
En su libro, Introduction to Plasma Physics and Controlled Fusion, Francis F. Chen señala:
Cualquier gas ionizado no puede ser llamado plasma, por supuesto; siempre hay un pequeño grado de ionización en cualquier gas. Una definición útil es la siguiente: Un plasma es un gas cuasineutral, de partículas cargadas y neutras, que exhiben un comportamiento colectivo.
Además, describe tres parámetros que deben cumplirse para identificar un plasma. Estos incluyen (1) la aproximación del plasma (2) las interacciones en masa (3) la frecuencia del plasma. En su libro, Chen pasa a evaluar si ciertos fenómenos son realmente plasma, basándose en los tres parámetros, y concluye que una llama típica sí cumple los criterios de ser un plasma.
En la práctica, pues, el fuego es un plasma parcialmente ionizado y de alta colisión en el que las colisiones podrían enmascarar parte del comportamiento colectivo.
Los plasmas de las llamas
Las llamas como plasma
Alfred von Engel escribe:
«La parte de una llama que posee las conocidas propiedades de un plasma eléctrico se denomina «plasma de llama», por lo que no todos los tipos de llamas merecen esta distinción.»
El profesor de astronomía del Departamento de Física y Astronomía de la Universidad de Tufts, Kenneth R. Lang, escribe:
«La llama de una vela es un plasma, al igual que todas las estrellas del Universo».
M. Ikeya escribe:
«Una esfera cargada negativamente de un generador de Van de Graaff atrae iones positivos en el plasma de la llama de la vela. Aunque la plamsa de la llama normalmente se mueve hacia arriba en la corriente de convección calentada, es arrastrada hacia la esfera a medida que los pesados iones positivos son atraídos y tiran de todos los demás componentes de la llama hacia abajo con ellos, incluyendo los componentes de baja densidad cargados negativamente.» (Véase la referencia para la ilustración)
Tipos de plasma de llama
Alfred von Engel señala:
«… hay tipos especiales de plasmas de llama, como los plasmas en llamas frías, o llamas a menor presión, que difieren de lo que comúnmente se denomina llama. «Otro tipo es la llama atómica, que se produce por una descarga eléctrica. Se sabe que se produce cuando un resplandor o una descarga de arco atraviesa un gas, por lo que se produce la disociación de las moléculas del gas. De este modo, se puede producir hidrógeno atómico, oxígeno atómico y nitrógeno atómico. el soplete de hidrógeno atómico se utilizó por primera vez para soldar. La fusión no se produce bajo la influencia de la llama de arco corto, sino debido a la recombinación de los átomos de hidrógeno en moléculas en la superficie, liberando una energía de aproximadamente 100 kcal/mol o 4,5ev. «Otro tipo de plasma de llama se produce, por ejemplo, en raros de gases moleculares, mediante la aplicación de una gran descarga de anillo de alta frecuencia al gas que fluye. Una llama de gas excitado muy caliente (10,000 a 12,000K) emerge…»
Los plasmas de llama en la generación de electricidad
Alfred von Engel escribe:
«Uno de los intereses actuales de los plasmas de llama en los problemas de ingeniería es la generación magneto-hidrodinámica de electricidad. Las llamas de hidrocarburos se hacen pasar por un conducto a través del cual se aplica un fuerte campo magnético. Los electrodos perpendiculares al campo y al flujo de gas, pero no necesariamente opuestos entre sí, representan los polos de un generador que hace uso del principio de la dinamo de Faraday, sustituyéndose aquí los hilos de cobre por un gas ionizado de movimiento rápido (66).»
Notas a pie de página
- Plasma y llamas – La cuestión candente (PDF) publicado en 2008 por la Coalición para la Ciencia del Plasma
- Proyecto de Educación Física Contemporánea
- Francis F. Chen, Introducción a la Física del Plasma y la Fusión Controlada (1984) Springer, 421 páginas, ISBN 0306413329 LIBRO ACADÉMICO
- Chen, Ibid. Página 12.
- A. von Engel y J.R. Cozens, «Flame Plasma» en Advances in electronics and electron physics, por L. L. Marton, Academic Press, 1976, ISBN 0120145200, 9780120145201 (Páginas 99-144)
- Kenneth Lang en Tufts University
- Kenneth R. Lang, Sun, earth, and sky, Springer, 2006, ISBN 0387304568, ISBN 9780387304564, 284 páginas. (Página 25)
- M. Ikeya, «Earthquakes and animals: from folk legends to science», World Scientific, 2004, ISBN 9812385916 ISBN 9789812385918, 295 páginas. Página 196
- A. von Engel y J.R. Cozens, «Flame Plasma» en Advances in electronics and electron physics, por L. L. Marton, Academic Press, 1976, ISBN 0120145200, 9780120145201 (Páginas 142-143)
- A. von Engel y J.R. Cozens, «Flame Plasma» en Advances in electronics and electron physics, por L. L. Marton, Academic Press, 1976, ISBN 0120145200, 9780120145201 (Páginas 143)
Ver también
- A. Von Engel & J. R. Cozens, «Origin of Excessive Ionization in Flames», Nature 202, 480 (02 May 1964). «Se sabe desde hace mucho tiempo que las reacciones de combustión del tipo que ocurren en las llamas van a veces acompañadas de un grado extremadamente alto de ionización y excitación del gas de la llama (Ref: Gaydon, A. G. , y Wolfhard, H. G., Flames (Chapman and Hall, Londres, 1960).»
- «¿Es el fuego un plasma?» en el sitio web del Foro de Física.
- ¿Qué hay en la llama de una vela? – Vídeo en YouTube