Che cos’è il plasma? Questa domanda ci viene posta spesso durante i colloqui con potenziali clienti che finora non hanno ancora utilizzato alcun impianto TIGRES per il pretrattamento al plasma delle superfici.
In linea di principio, il plasma è uno stato fisico di qualsiasi materia. Lo stato fisico di una materia si differenzia in definitiva solo per la sua attuale intensità energetica o per l’intensità di oscillazione delle molecole di tale materia.
Si distinguono quattro stati fisici, di cui i primi tre, solido, liquido e gassoso, sono ben noti nell’ambiente. Il cosiddetto quarto stato fisico è il plasma, che verrà spiegato di seguito.
Come semplice esempio scegliamo qui l’acqua come materia, poiché tre dei quattro stati di aggregazione ci sono già familiari nella vita quotidiana.
Se una sostanza è molto fredda, le sue molecole non vibrano affatto o vibrano molto lentamente. In questo stato, la sostanza è solida.
Nel nostro esempio, l’acqua fredda al di sotto di 0 °C è allo stato solido. Le molecole d’acqua si trovano in una struttura reticolare solida.
In questo stato, l’acqua viene chiamata ghiaccio.
Se al ghiaccio viene aggiunta energia, ad esempio sotto forma di calore, le molecole del ghiaccio iniziano a vibrare e, a partire da un determinato apporto energetico, non riescono più a mantenere la loro struttura reticolare.
Le molecole si muovono molto vicine tra loro, ma comunque liberamente nello spazio. In questo modo la materia è passata dallo stato solido allo stato liquido.
Il ghiaccio solido si è trasformato in acqua liquida grazie all’energia aggiuntiva.
Se si continua ad aggiungere energia all’acqua liquida, ad esempio calore, le molecole dell’acqua oscillano sempre più velocemente. Ciò fa sì che debbano allontanarsi sempre di più l’una dall’altra per poter oscillare con maggiore intensità.
Al di sopra dei 100 °C, le molecole necessitano di così tanto spazio da assumere un nuovo stato fisico.
L’acqua liquida diventa vapore acqueo gassoso.
Se alle molecole del vapore acqueo gassoso viene aggiunta ulteriore energia, ad esempio sotto forma di calore o elettricità (in natura, ad esempio sotto forma di fulmini), le molecole del vapore acqueo si ionizzano. Ciò significa che, grazie all’energia aggiuntiva, gran parte delle molecole che oscillano liberamente allo stato gassoso si dividono in ioni ed elettroni liberi. Inoltre, rimangono specie altamente eccitate come molecole frammentate, a cui mancano ioni o elettroni.
Si tratta di un gas altamente energetico con molte particelle caricate in modo diverso.
Il vapore acqueo gassoso ha assunto uno stato altamente energetico chiamato plasma.
Questo esempio dimostra anche che gli stati fisici sono reversibili. Se si sottrae nuovamente energia, il processo si inverte.
Se si rimuove il plasma (4° stato fisico) dalla fonte di energia, le cariche libere ad alta energia presenti nel plasma ritrovano il loro polo opposto e dopo poco tempo il plasma ritorna allo stato gassoso (3° stato fisico).
Se si continua a sottrarre energia al gas, esso diventa liquido (secondo stato fisico).
Se si continua a sottrarre energia al liquido, esso diventa solido (1° stato fisico).
