Plasmas de Ignição em Líquido

Os físicos da Ruhr-Universität Bochum (RUB) tiraram fotos incríveis que permitem que o processo de ignição do plasma debaixo d’água seja verificado e também monitorado em tempo real. A Dra. Katharina Grosse forneceu as primeiras coleções de informações com a resolução temporal ultra-alta, sustentando uma nova teoria sobre a ignição desses plasmas: Não há tempo suficiente para criar um gás na configuração da variedade de nanossegundos. Elétrons gerados por efeitos de campo causam a proliferação do plasma. O plasma de nanossegundos dispara diretamente no líquido, independentemente da polaridade da voltagem. O registro do Collaborative Study Center 1316, “Plasmas de pressão de ar de curto prazo: do plasma para fluidos para sólidos”, foi lançado no Journal of Applied Physics and Rubin, publicação de pesquisa científica do obstáculo.

Tornando o crescimento do plasma perceptível

Para examinar como o plasma se inflama em curtos períodos e exatamente como essa ignição funciona no líquido, o físico Grosse usa uma alta voltagem por dez frações de segundo em um eletrodo fino como um cabelo submerso na água. A área elétrica sólida então criada aciona o plasma para disparar. Usando espectroscopia óptica de alta velocidade na mistura com modelagem de dinâmica de fluidos, o pesquisador baseado em Bochum pode prever a potência, pressão e nível de temperatura nesses plasmas submarinos. Ela, portanto, elucida o procedimento de ignição e também o desenvolvimento do plasma na matriz de nanossegundos.

De acordo com suas observações, os problemas na água eram graves no momento da ignição. Por um curto período, cria-se a tensão de muitos milhares de bar, que equivale e até supera a pressão no ponto mais interno do Mar do Pacífico e vários milhares de níveis comparáveis ​​ao nível de temperatura superficial da luz solar.

Impactos do túnel debaixo d’água

As dimensões desafiam o conceito difundido. Até o momento, foi assumido que uma alta pressão desfavorável diferencia tipos na ponta do eletrodo, o que resulta em pouquíssimas fraturas no líquido com desenvolvimentos na faixa dos nanômetros, nas quais o plasma pode ocorrer após essa propagação. “Supunha-se que uma avalanche de elétrons se formasse nas fendas subaquáticas, tornando viável a ignição do plasma”, afirma Achim von Keudell, que ocupa a cadeira de Física Especulativa II. No entanto, as fotos tiradas pelo grupo de estudo de pesquisa baseado em Bochum recomendam que o plasma é “inflamado em sua área dentro do líquido”, esclarece Grosse.

Na tentativa de esclarecer esse fenômeno, a física usa o resultado do túnel da mecânica quântica. Isso define a verdade de que os bits podem superar um obstáculo poderoso que eles não deveriam ter a capacidade de cruzar de acordo com os regulamentos da física tradicional, uma vez que não têm força suficiente para fazê-lo. “Se você considerar os registros da ignição do plasma, cada pequena coisa sugere que elétrons privados passam pela barreira de energia das partículas de água até o eletrodo, onde agitam o plasma localmente, exatamente onde o campo elétrico é mais alto”, diz Grosse . Essa teoria tem muito sucesso e é tema de muita discussão entre os especialistas.

A água é dividida em seus elementos

O procedimento de ignição subaquático é tão fascinante quanto os resultados da reação química garantem para aplicações práticas. Os espectros de exaustão mostram que, em pulsos de nanossegundos, as moléculas de água não têm mais a chance de compensar a pressão do plasma. A ignição do plasma os decompõe em seus elementos, a saber, hidrogênio atômico e oxigênio. Este último reage convenientemente com as superfícies. E também, é precisamente aqui que reside a fantástica perspectiva, descreve o físico Grosse: “O oxigênio liberado pode reoxidar áreas de superfície catalíticas em células eletroquímicas para que sejam restauradas e também desenvolvam mais uma vez sua tarefa catalítica.”

Referência:  K. Grosse et al, Ignição e propagação de plasmas pulsados ​​de nanossegundos em água destilada – polaridade negativa vs positiva aplicada a um eletrodo de pino,  Journal of Applied Physics  (2021). DOI: 10.1063 / 5.0045697