Fogo (chamas) pode conter plasma, embora seja um plasma parcialmente ionizado, e dominado por colisões:
“Se um plasma existe em uma chama depende do material a ser queimado e da temperatura”.
O Projecto Educação Física Contemporânea produz um poster sobre plasmas (ver à direita) no qual as chamas (ou seja, fogo) são mostradas como um plasma.
No seu livro, Introduction to Plasma Physics and Controlled Fusion, Francis F. Chen notes:
Qualquer gás ionizado não pode ser chamado de plasma, claro; há sempre um pequeno grau de ionização em qualquer gás. Uma definição útil é a seguinte: Um plasma é um gás quasineutro, de partículas neutras carregadas, que exibem um comportamento colectivo.
Diz mais adiante três parâmetros que precisam ser satisfeitos para se identificar um plasma. Estes incluem (1) a aproximação do plasma (2) interações a granel (3) a freqüência do plasma. Em seu livro, Chen continua avaliando se certos fenômenos são de fato plasma, baseado nos três parâmetros, e conclui que uma chama típica atende de fato ao critério de ser um plasma.
Na prática então, o fogo é um plasma altamente colisional, parcialmente ionizado, no qual as colisões podem mascarar parte do comportamento coletivo.
Plasmas de chama
Chama como plasma
Alfred von Engel escreve:
“A parte de uma chama que possui as propriedades bem conhecidas de um plasma elétrico é chamada de “chama de plasma”, e assim nem todo tipo de chama merece esta distinção”.
Professor de Astronomia no Departamento de Física e Astronomia da Universidade Tufts, Kenneth R. Lang escreve:
“Uma chama de vela é um plasma, assim como todas as estrelas do Universo”.
M. Ikeya escreve:
“Uma esfera carregada negativamente de um gerador Van de Graaff atrai iões positivos no plasma das chamas das velas”. Embora a plamsa de chama normalmente se mova para cima no fluxo de convecção aquecido, ela é puxada para baixo em direção à esfera à medida que os íons pesados positivos são atraídos e puxam todos os outros componentes da chama para baixo com eles, incluindo os componentes de baixa densidade carregados negativamente”. (Veja referência para ilustração)
Tipos de plasma de chama
Alfred von Engel notas:
“… há tipos especiais de plasmas de chama, tais como plasmas em chamas frias, ou chamas em baixa pressão, que diferem do que é comumente chamado de chama. “Outro tipo é a chama atómica, que é produzida por uma descarga eléctrica. Sabe-se que isto ocorre quando uma descarga de fulgor ou arco passa por um gás, onde ocorre a dissociação das moléculas do gás. Desta forma, pode-se produzir hidrogênio atômico, oxigênio atômico e nitrogênio atômico. a tocha atômica de hidrogênio foi usada pela primeira vez para soldagem. A fusão ocorre não sob a influência da chama de arco curto, mas devido à recombinação dos átomos de hidrogênio em moléculas na superfície, liberando uma energia de aproximadamente 100 kcal/mole ou 4,5ev. “Outro tipo de chama plasma é produzida, por exemplo, em gases moleculares raros, através da aplicação de grandes descargas anelares de alta freqüência no gás de fluxo. Uma chama de gás excitado muito quente (10.000 a 12.000K) emerge…”
Plasmas de chama na geração de electricidade
Alfred von Engel escreve:
“Um dos interesses actuais dos plasmas de chama em problemas de engenharia é a geração magneto-hidrodinâmica de electricidade. As chamas de hidrocarbonetos passam por uma conduta através da qual é aplicado um forte campo magnético. Os eletrodos perpendiculares ao campo e o fluxo de gás, mas não necessariamente opostos entre si, representam os pólos de um gerador que faz uso do princípio do dínamo de Faraday, sendo os fios de cobre aqui substituídos por um gás ionizado de movimento rápido (66)”.
Footnotes
- Plasma e Chamas – A Questão da Queima (PDF) publicado em 2008 pela Coalizão para a Ciência do Plasma
- Projecto de Educação Física Contemporânea
- Francis F. Chen, Introduction to Plasma Physics and Controlled Fusion (1984) Springer, 421 páginas, ISBN 0306413329 LIVRO ACADÊMICO
- Chen, Ibid. Página 12.
- A. von Engel e J.R. Cozens, “Flame Plasma” in Advances in electronics and electron physics, de L. L. Marton, Academic Press, 1976, ISBN 0120145200, 9780120145201 (Páginas 99-144)
- Kenneth Lang at Tufts University
- Kenneth R. Lang, Sun, Earth, and sky, Springer, 2006, ISBN 038730454568, ISBN 978038730454564, 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 e J.R. Cozens, “Flame Plasma” in Advances in electronics and electron physics, de L. L. Marton, Academic Press, 1976, ISBN 0120145200, 9780120145201 (Páginas 142-143)
- A. von Engel e J.R. Cozens, “Flame Plasma” in Advances in electronics and electron physics, por L. L. Marton, Academic Press, 1976, ISBN 0120145200, 9780120145201 (Páginas 143)
Veja também
- A. Von Engel & J. R. Cozens, “Origin of Excessive Ionization in Flames”, Nature 202, 480 (02 de Maio de 1964). “Sabe-se há muito tempo que as reacções de combustão do tipo que ocorrem nas chamas são por vezes acompanhadas por um grau extremamente elevado de ionização e excitação do gás da chama (Ref: Gaydon, A. G. , e Wolfhard, H. G., Flames (Chapman and Hall, London, 1960)”.
- “O fogo é um plasma?” no site do Fórum de Física.
- “O que há numa chama de vela? – Vídeo no YouTube