Divulgación y enseñanza de la ciencia

Pandilla Kids (3ro., 4to., 5to. y 6to. Año de primaria)

La 4° materia

Asesor: Elizabeth Acosta Hernández

Autor: Dorian Alexander Rocha Mendez

Resumen

Todos conocemos los tres estados de la materia principales, sólido, líquido y gaseoso. Sin embargo, existe un cuarto estado menos conocido, pero no por ello menos importante, de hecho, está muy presente en nuestro día a día, este cuarto estado se denomina plasma. El 99,9% de la materia observable del universo es plasma, un estado fluido que, a diferencia del gas, está conformado por partículas cargadas

Pregunta de Investigación

¿De qué se conforma la 4° materia?

Planteamiento del Problema

Todos conocemos los 3 estados de la materia, pero muy pocos conocen el cuarto estado llamado PLASMA, este se encuentra muy presente en nuestro día a día de diferentes formas como los rayos durante una tormenta, una aurora boreal, las estrellas, etc.

Antecedentes

El término lo acuñó el físico Irving Langmuir en 1928 para definir ese gas ionizado dotado de una alta conductividad eléctrica tan abundante en el medio interplanetario, interestelar e intergaláctico.

El plasma se forma mediante la ionización de los átomos, que al romperse pierden su cubierta de electrones, los cuales se desplazan libremente. Esta materia, aparentemente artificial, existe de manera natural en la magnetosfera terrestre y en el sol, que incluso la lanza en violentas explosiones conocidas como viento solar.

Este estado de la materia se produce bajo gran presión y temperatura, la cual puede ser aprovechada para generar energía, mediante los reactores de fusión, pero la tecnología necesaria para confinar el plasma mediante campos magnéticos, y para alcanzar las temperaturas del estado plasma, no es 100% fiable, y esta aun en desarrollo.

Dentro de los primeros estudios estudios realizados se encuentran los siguientes:

  1. Benjamin Franklin (1752): Experimento del rayo y la cometa ⇒ origen eléctrico del rayo.
  2. Michael Faraday (1820): Descargas en arco: al bajar la presión pasaban a emitir una luz difusa.
  3. William Crookes (∼1880): Estudio de descargas eléctricas a baja presión. Nombró al plasma “GAS RADIANTE”. Identificó unas partículas en el plasma.

Objetivo

Dar a conocer que es, para que se usa el plasma en la actualidad a través del esparcimiento de la información.

Justificación

Actualmente el plasma es uno de 4 estados de la materia menos conocidos, por lo que considero es de suma importancia que todos conozcamos algunos de los diferentes campos en los que es utilizado, por ejemplo:

  • Lámparas fluorescentes de bajo consumo
  • Lámparas de Arco de Alta Intensidad
  • Fabricación de microcircuitos mediante depósito o erosión por plasma
  • Esterilización de catéteres para diálisis por Plasmas Fríos
  • Pantallas de plasma
  • Motores Iónicos para Propulsión Espacial

 

Hipótesis

Si sabemos más acerca de la cuarta materia, entonces podremos utilizarla de mejor forma y aprovecharla.

Método (materiales y procedimiento)

Dada la poca difusión y especialización del tema, se realizaron visitas a la biblioteca, con el fin de encontrar información, adicional a esto se tuvo que buscar en internet datos más precisos y concretos que permitieran entender de forma sencilla el uso de esta.

Se logro realizar una entrevista a la Doctora Química Julia Liliana Rodríguez Santillán es Investigadora y maestra de Licenciatura y posgrado en ESIME unidad Zacatenco, en la que se obtuvieron respuesta a preguntas que surgieron después de realizar la lectura de diversas fuentes.

Se colocan algunas de las preguntas y respuestas que se obtuvieron de la entrevista realizada

  1. ¿Qué es el plasma?

Respuesta:

Es un estado parecido al gas, pero compuesto por átomos ionizados, donde los electrones circulan libremente. También llamado cuarto estado de agregación de la materia (tras los estados sólido, líquido y gaseoso).

  1. ¿Cómo se descubrió el plasma?

Respuesta:

Irving Langmuir lo descubrió en 1930. Lo encontró durante investigaciones que buscaban la manera de prolongar la vida de las lámparas incandescentes. Langmuir permanecía en la compañía General Electric estudiando el comportamiento de los gases calientes.

  1. ¿Cómo se forma el plasma?

Respuesta:

Cuando un gas se caliente a temperaturas cercas a los 10000 grados, la energía cinética de las moléculas aumenta lo suficiente para que, al vibrar y chocar, las moléculas se rompan en átomos. A temperaturas más altas, los electrones se ionizan de los átomos y la sustancia se convierte en una mezcla de electrones e iones positivos, un plasma altamente ionizado.

  1. ¿Cuántos tipos de plasma hay en el universo?

Respuesta:

Desde el punto de vista de aplicación se pueden dividir en dos:

  • “Plasmas fríos” se producen a temperaturas de 50 000 a 100 000 kelvin.
  • “Plasmas calientes”, el material de que están constituidas las estrellas, se mantienen a una temperatura entre diez y cien millones de kelvin
  1. ¿Cuánta velocidad alcanza?

Respuesta:

Los motores de plasma pueden alcanzar una velocidad de hasta 20 kilómetros por segundo.

 

Galería Método

Resultados

Coloca que es lo que obtuviste al hacer la entrevista por ejemplo: si cumplió con su objetivo, te brindó la información necesaria, lo que aprendiste de la entrevista.

Galería Resultados

Discusión

Conclusiones

En la actualidad el cuarto estado de la materia, llamado plasma, es muy poco conocido por las personas.

Lo podemos encontrar en la mayor parte del universo en diversas formas (auras boreales, nebulosas, rayos, etc.), dadas sus peculiaridades puede tener diversos usos (microelectrónica, pantallas de plasma, reactores de fusión termonuclear, etc.).

Dado el gran avance científico y tecnológico que se tiene en la actualidad, el plasma, representa un papel cada ve mas importante en el día a día.

Bibliografía

  • https://www.nationalgeographic.com.es/ciencia/plasma-cuarto-estado-materia_14421
  • https://www.xatakaciencia.com/fisica/plasma-el-cuarto-estado-de-la-materia
  • https://natureduca.com/blog/el-cuarto-estado-de-la-materia-el-plasma/
  • https://www.areaciencias.com/fisica/plasma.htm
  • Entrevista a Doctora Química Julia Liliana Rodríguez Santillán, por Dorian Alexander Rocha Mendez, La 4 materia.

Summary

We all know the three main states of matter, solid, liquid and gas. However, there is a fourth less known state, but no less important, in fact, it is very present in our day to day, this fourth state is called plasma. 99.9% of the observable matter in the universe is plasma, a fluid state that, unlike gas, is made up of charged particles

Research Question

What conform the 4th matter?

Problem approach

We all know about the 3 states of the matter, but only a few persons know about the 4th state, called PLASMA, this is very present in our day to day in differents such as lightning during a storm, a northern light, stars, etc.

Background

Objective

To make known what it is, so that plasma is currently used through the spreading of information.

Justification

Currently, plasma is one of 4 less known states of matter, which is why I consider it very important that we all know some of the different fields in which it is used, for example:

  • Energy saving fluorescent lamps
  • High Intensity Arc Lamps
  • Manufacture of microcircuits by deposit or plasma erosion
  • Sterilization of catheters for cold plasma dialysis
  • Plasma screens
  • Ionic Motors for Space Propulsion

Hypothesis

If we know more about the fourth subject, then we can use it better and take advantage of it.

Method (materials and procedure)

Given the little dissemination and specialization of the subject, visits to the library were made, in order to find information, in addition to this, more precise and specific data had to be searched on the internet that would allow a simple understanding of its use.

It was possible to carry out an interview with the Chemistry Doctor Julia Liliana Rodríguez Santillán, she is a Researcher and graduate and postgraduate teacher at ESIME Zacatenco unit, in which answers were obtained to questions that arose after reading from various sources.

Results

Some of the questions and answers that were obtained from the interview are placed:

  1. What is plasma?
    Reply:
    It is a gas-like state, but composed of ionized atoms, where electrons circulate freely. Also called fourth state of aggregation of matter (after the solid, liquid and gaseous states).
  2. How was plasma discovered?
    Reply:
    Irving Langmuir discovered it in 1930. He found it during research that sought to prolong the life of incandescent lamps. Langmuir remained at the General Electric company studying the behavior of hot gases.
  3. How is plasma formed?
    Reply:
    When a gas is heated at temperatures close to 10,000 degrees, the kinetic energy of the molecules increases enough so that, when vibrating and colliding, the molecules break into atoms. At higher temperatures, electrons ionize from atoms and the substance becomes a mixture of electrons and positive ions, a highly ionized plasma.
  4. How many types of plasma are in the universe?
    Reply:
    From an application point of view they can be divided into two:
    • “Cold plasmas” are produced at temperatures of 50,000 to 100,000 kelvin.
    • “Hot Plasmas”, the material from which the stars are made, is maintained at a temperature between ten and one hundred million Kelvin
  5. How much speed does it reach?
    Reply:
    Plasma engines can reach a speed of up to 20 kilometers per second.

Discussion

Conclusions

At present, the fourth state of matter, called plasma, is very little known to people.

We can find it in most of the universe in different forms (boreal auras, nebulas, rays, etc.), given its peculiarities it can have different uses (microelectronics, plasma screens, thermonuclear fusion reactors, etc.).

Given the great scientific and technological progress that is being made today, plasma represents an increasingly important role in everyday life.

Bibliography

  • https://www.nationalgeographic.com.es/ciencia/plasma-cuarto-estado-materia_14421
  • https://www.xatakaciencia.com/fisica/plasma-el-cuarto-estado-de-la-materia
  • https://natureduca.com/blog/el-cuarto-estado-de-la-materia-el-plasma/
  • https://www.areaciencias.com/fisica/plasma.html
  • Entreview to the Doctora Química Julia Liliana Rodríguez Santillán, by Dorian Alexander Rocha Mendez, The 4 matter.