Plasma: Como funciona o meu televisor?

Plasma: dos antigos gregos à moderna televisão


A matéria pode se organizar de diferentes formas e apresentar-se nos estados sólido, líquido ou gasoso, dependendo da temperatura e da pressão a que está submetida. Esses estados também são conhecidos como ‘fases’ ou ‘estados de agregação’ da matéria. Na fase sólida, as partículas estão fortemente unidas e mais juntas entre si do que em outras fases. À temperatura ambiente, uma moeda de alumínio se apresenta no estado sólido. Já na fase gasosa, as partículas estão fracamente unidas e bem separadas, apresentando a tendência de ocupar todo o volume disponível. À temperatura ambiente, o ar está nessa fase. Na fase líquida, temos uma situação intermediária entre a fase sólida e gasosa.
Além dos três estados já citados, existe um outro, o plasma – o “quarto estado da matéria”. A nomenclatura 'plasma' foi utilizada pela primeira vez em 1926, pelos físicos I. Langmuir e H. Mott-Smith. Na verdade, chamar o plasma de quarto estado da matéria não é justo, de certo ponto de vista. Deveríamos chamá-lo de “primeiro estado da matéria”, pois nele está cerca de 99% de toda a matéria visível do universo!

Mas o que é um plasma?
Para responder a essa pergunta, devemos relembrar alguns conceitos básicos: o átomo é constituído de um núcleo com carga positiva e uma eletrosfera negativa. Quando o número de cargas positivas é igual ao número de cargas negativas, o átomo é dito eletricamente neutro. Quando ele ganha elétrons (íon negativamente carregado), é chamado de 'ânion'. Quando perde elétrons (íon positivamente carregado), o chamamos ‘cátion’. Os elétrons que se desligaram do átomo são chamados de ‘elétrons livres’. O Plasma é um gás que contém uma mistura variada de átomos neutros, íons e elétrons livres em constante interação elétrica.
Quando partículas portadoras de carga elétrica se mantêm em movimento, estabelece-se uma corrente elétrica. Em sólidos, esses portadores de carga são os elétrons, mas nos líquidos e gases, além dos elétrons, os íons também são portadores de carga. Apesar de os íons terem carga líquida positiva ou negativa, o plasma, como um todo, é eletricamente neutro, pois nele existem iguais quantidades de cargas positivas e negativas, exatamente como em um gás constituído somente de moléculas neutras.

Então qual a diferença entre um gás formado por moléculas neutras e um plasma?
Um plasma tem a capacidade de conduzir facilmente corrente elétrica. Além disso, absorve certos tipos de radiação que passariam sem interagir em um gás formado por moléculas neutras. Normalmente, são criados aquecendo-se um gás a uma temperatura muito elevada, o que faz com que alguns elétrons recebam energia suficiente para se desligar dos átomos a que estavam presos, resultando em cátions e elétrons livres.
A lâmpada fluorescente, os letreiros de néon, as lâmpadas de vapor usadas em vias públicas, a aurora boreal, o maior alcance das ondas de rádio do tipo AM do que as FM são alguns exemplos de fenômenos que envolvem o plasma e suas características.
Quanto à televisão de plasma, surpreendentemente, ela não é uma invenção tão recente quando parece. Foi criada na universidade americana de Illinois, na década de 60 do século passado – as primeiras telas de plasma eram monocromáticas, nas cores laranja ou verde. Elas se tornaram coloridas, da forma como as conhecemos hoje, na década de 70.
A idéia da televisão de plasma é fazer brilhar pequenos pontos, que se comportam como se fossem pequenas lâmpadas fluorescentes formadas pelas cores primárias do espectro luminoso (verde, azul e vermelho). Dois eletrodos criam uma diferença de potencial que gera uma corrente elétrica através de um gás. O gás ionizado (plasma) mantém a descarga para excitar um gás neutro, que deverá emitir luz ultravioleta. A radiação ultravioleta, por sua vez, interage com um elemento fosforescente, presente no interior da célula, que libera a energia na forma de luz visível.
Cada célula é formada por três partes que emitem cores diferentes e a mistura dessas cores, em diferentes intensidades, gera todos os tons que vemos na tela. A vantagem da televisão de plasma é que o imenso tubo de raios catódicos dos televisores tradicionais não é necessário, o que permite a construção de um equipamento muito fino. Além disso, na televisão tradicional, os raios catódicos varrem a tela, e os pixels (células unitárias que compõem a imagem) não acendem todos juntos; na de plasma, todos os pixels acendem juntos, permitindo uma imagem de melhor qualidade.

Para entender esses fenômenos em todos os seus detalhes, leia o artigo “Plasma: dos antigos gregos à televisão que você quer ver”, publicado na revista Física na Escola V. 9 n. 1. Para contextualizar a explicação da formação do plasma e suas aplicações, os autores Felipe Damasio, do Colégio São Bento, de Criciúma, SC, e Gilberto Calloni, do Colégio São José, de Caxias do Sul, RS, começam traçando um histórico das idéias sobre a constituição da matéria, desde Tales de Mileto, que viveu na Grécia há 2500 anos, até as modernas teorias atômicas – passando pelo longo obscurantismo aristotélico e pela retomada do caráter de indivisibilidade pelo inglês John Dalton.

Pseudociência

Ciência ou pseudociência?

Curas milagrosas, métodos de leitura ultra-rápidos, dietas infalíveis, riqueza sem esforço... Basta abrir o jornal, assistir à televisão, escutar o rádio, ou simplesmente acessar a caixa de correio eletrônico para ser bombardeado por esse tipo de promessa. Com uma roupagem científica: linguagem um pouco mais rebuscada, aparente comprovação experimental, depoimentos de “renomados” pesquisadores, utilização em grandes universidades etc, elas são casos típicos do que se costuma definir como “pseudociência”.
A definição de pseudociência é uma questão complexa e delicada, mas há muitas características comuns que podem ser utilizadas para tentar esboçar uma demarcação.
Em seu clássico livro O Mundo Assombrado por Demônios - A Ciência vista como uma Vela na Escuridão, o físico norte-americano Carl Sagan descreve um kit de detecção de mentiras ou bobagens, principalmente no que se refere a afirmações aparentemente científicas. De acordo com Sagan, há algumas ferramentas básicas que devem ser utilizadas para analisar essas informações e os argumentos que pretendem sustentá-las:
• Sempre que possível deve haver uma confirmação independente dos “fatos”;
• Deve-se estimular um debate substantivo sobre as evidências, do qual participarão notórios partidários de todos os pontos de vista;
• Os argumentos “de autoridade” têm pouca importância - As ‘autoridades’ cometeram erros no passado. Voltarão a cometê-los no futuro. Uma forma melhor de expressar essa idéia é talvez afirmar que em ciência não existem autoridades; quando muito há especialistas;
• Deve-se considerar mais de uma hipótese. Se alguma coisa deve ser explicada, é preciso pensar em todas as maneiras diferentes pelas quais poderia ser explicada. Então se deve pensar em formas de derrubar sistematicamente cada uma das alternativas. A hipótese que sobreviver a esta “seleção natural” tem maiores chances de ser a correta;
• Não se apegar demais à sua própria hipótese. Devem-se buscar razões para rejeitá-la. Se você não fizer isto, outros o farão;
• Quantificar sempre que possível. Aquilo que é vago e qualitativo é suscetível a muitas explicações;
• Se há uma cadeia de argumentos, todos os elos da cadeia devem ser válidos (inclusive a premissa) – não apenas a maioria deles;
• Deve-se sempre questionar se a hipótese pode ser, pelo menos em princípio, falseada. As proposições que não podem ser testadas ou falseadas não valem grande coisa. Devemos poder verificar as afirmativas propostas.
Um subgrupo da pseudociência é formado pelas chamadas “lendas urbanas”, como aquelas histórias mirabolantes sobre doenças provocadas por latinhas sujas ou roubo de órgãos para contrabando, que ouvimos em conversas informais ou lemos em correntes de correio eletrônico.
Um exemplo aconteceu em 1999, quando circulou na Internet uma série de mensagens alertando para o perigo iminente do uso de celulares em postos de gasolina, relatando o caso de supostas explosões – que na realidade foram posteriormente desmentidas pelas empresas.
Considerando as condições atuais dos postos de gasolina e as tecnologias dos celulares, a probabilidade de haver alguma explosão causada pelo uso desse tipo de aparelho é extremamente remota. O perigo relacionado com ondas eletromagnéticas é simplesmente inexistente. Com relação a eventuais faíscas, é interessante lembrar que todos os carros possuem baterias, e a possibilidade de que essas baterias soltem alguma faísca certamente é muitas vezes maior do que a probabilidade de que a faíscas provenientes do celular possam provocar algum dano.
Ainda assim, em 2003, a prefeitura de São Paulo regulamentou a Lei 13.440, que proíbe o uso dos telefones celulares em postos de combustíveis da cidade. Trata-se de uma lei sem fundamento técnico ou científico, provavelmente originada dos boatos que circularam na Internet.

Esse exemplo é descrito com mais detalhes no artigo “Ciência e pseudociência”, publicado no Vol. 9 nº1 da Revista Física na Escola. Assinado por Marcelo Knobel, do Instituto de Física da Unicamp, o texto apresenta uma tentativa de delimitação do que pode ser considerado pseudociência, além de discutir possíveis ações que os educadores podem realizar no sentido de transmitir e estimular o espírito crítico com relação a essas informações. Knobel também comenta um documento que tem gerado ampla polêmica mundial, relacionado com o chamado nível de aptidão, ou alfabetismo, científico e tecnológico.

Entendendo a Radição

Para entender a irradiação e a contaminação radioativa

Quando há um acidente com material radioativo, é comum ouvirmos dos apresentadores de noticiários expressões como “a área está extremamente radioativa”, “a região está com altos níveis de radiação” e outras frases desprovidas de significado.
Afinal, o que realmente ocorre quando há um acidente com esse tipo de material? Há duas possibilidades: o material radioativo pode apenas irradiar ou, além disso, também contaminar o meio ambiente. Vamos analisar o primeiro caso, a irradiação.
Em geral, o material radioativo possui duas embalagens: o recipiente interno que o contém e um recipiente externo, que é uma blindagem. A função da blindagem é atenuar a radiação emitida por esse material. Portanto, se ela se romper, os objetos e seres vivos que estiverem nas proximidades estarão expostos a essa radiação.
Irradiação é a energia característica emitida por uma fonte radioativa. O objeto ou ser vivo que recebe essa energia está sendo irradiado. No caso em questão, a fonte emissora de energia é um material radioativo, mas há vários exemplos de outras emissões de radiação, como o calor de uma fogueira, a luz de um poste ou a buzina de um carro. Todas essas radiações diminuem de intensidade com o quadrado da distância. Ou seja, se estivermos a uma certa distância dessas fontes (por exemplo, um metro) e nos afastarmos o dobro desse valor (dois metros), a intensidade da energia que chega até nós diminuirá quatro vezes.
Isso significa que no caso de um acidente com material radioativo onde há apenas irradiação, a medida de proteção adotada pelas autoridades competentes é o isolamento de uma área em torno do material radioativo, com raio grande o suficiente para garantir que fora dessa região o nível de irradiação seja insignificante.
Esse procedimento aplica-se a fontes que emitem radiações como a do tipo gama, emitida por vários materiais radioativos. A radiação gama é uma onda eletromagnética, como, por exemplo, as ondas de rádio, TV, microondas e a luz visível; a diferença está no fato de sua energia e, conseqüentemente, sua freqüência serem muito maiores.
Além dos raios gama, os materiais radioativos também emitem radiação em forma de partículas, como a radiação alfa e a radiação beta, mas elas têm um alcance muito menor do que a gama. A radiação alfa não consegue penetrar na pele humana, portanto materiais que emitem somente esse tipo de radiação só oferecem perigo se forem ingeridos ou inalados. A radiação beta tem um poder de penetração maior do que o da alfa, entrando alguns milímetros na pele – o que pode acarretar o aparecimento de câncer de pele e sérios problemas nos olhos – mas ela não consegue atravessar alguns milímetros de alumínio ou o tecido das roupas que vestimos normalmente.
Será que um objeto ou um ser vivo que esteve próximo a um material radioativo e foi irradiado fica com um pouco de radiação dentro dele e vai liberando-a aos poucos? A resposta é não, pois não há como estocar qualquer tipo de radiação, seja ela proveniente de materiais radioativos ou não. Por exemplo, quando desligamos a luz da sala, ela fica escura imediatamente. Não conseguimos guardar luz dentro de um saco de papel!

Quais são as conseqüências para um organismo que ficou exposto às altas energias emitidas pelos materiais radioativos? E o que é a contaminação radioativa? Para saber as respostas a essas perguntas, acesse agora mesmo o artigo “O que é irradiação? E contaminação radioativa? Vamos esclarecer?”, escrito pelo professor Ary de Araújo Rodrigues Júnior e publicado na revista Física na Escola, v. 8, n. 2, 2007

Link para o artigo: http://www.sbfisica.org.br/fne/Vol8/Num2/v08n02a11.pdf

Buracos Negros

+ Marcelo Gleiser

Buracos negros em fúria
Fenômeno representa a união do macro com o micro

Sempre que menciono buracos negros, detecto no rosto das pessoas um misto de fascínio e terror. Como podem meros restos mortais de estrelas ser capazes de criar rupturas no aspecto mais fundamental da realidade, a continuidade do espaço e do tempo? Não é exagero dizer que buracos negros representam a fronteira entre o racional e o absurdo, entre o possível e o desconhecido.Se os buracos negros sugam tudo e não emitem luz, como sabemos que eles existem? Na verdade, a história não é bem assim. Quando a matéria é acelerada na direção de um buraco negro, como água escoando por um ralo de banheira, ela pode emitir radiação.Essa radiação, de natureza eletromagnética, pode ser de vários tipos: se for na freqüência da luz visível, podemos vê-la. Se for no infravermelho ou no ultravioleta, temos de usar telescópios especializados nessas freqüências.Hoje, a astronomia usa muitas janelas para ver os céus.Dentre as várias assinaturas eletromagnéticas dos buracos negros, a mais espetacular é criada pelos gigantes da ordem, estruturas com massas que podem chegar a milhões ou até centenas de milhões de massas solares. Por incrível que pareça, esses monstros cósmicos habitam o coração da maioria das galáxias. Mesmo a nossa Via Láctea tem um buraco negro gigante, com massa equivalente à de 3 milhões de sóis. Esses buracos negros parecem ser os responsáveis pelos eventos mais violentos no cosmo, as explosões e os jatos que emitem a forma mais energética de radiação, os raios gama: apenas reações nucleares ou subnucleares podem atingir tais energias. E eles não existem apenas agora. Alguns deles são quase tão antigos quanto o próprio Universo, emitindo incríveis quantidades radiação em explosões que ocorreram há 10 bilhões de anos, muito antes de o Sistema Solar existir.Como detectar essa radiação? Enquanto eu escrevia esta coluna, o telefone tocou. Era o físico brasileiro Eduardo do Couto e Silva, pesquisador permanente na Universidade de Stanford, nos EUA, especializado em física de altas energias. Eduardo me ligou da Flórida, algumas horas antes do lançamento do Glast (Telescópio Espacial de Grande Área de Raios Gama, na sigla em inglês), o poderoso telescópio orbital desenhado justamente para estudar a radiação gama emitida por buracos negros ou na colisão de estrelas de nêutrons.Eduardo é o vice-diretor do centro de operações científicas do telescópio principal do Glast, uma posição de imensa responsabilidade. "Nosso telescópio será capaz de detectar fenômenos nunca antes vistos", disse, empolgado. "Será uma perfeita união entre a astrofísica e a física de altas energias. O que medimos no espaço terá de ser comparado com o que for descoberto no LHC". O Large Hadron Collider (Grande Colisor de Hádrons em inglês) é o imenso acelerador de partículas que deve entrar em funcionamento ainda neste ano na Suíça.Aliás, foi no Cern, a casa do LHC, que encontrei Eduardo pela primeira vez, em 1998. O Glast representa de forma ideal a união do macro com o micro.Com resolução milhares de vezes melhor que a de seu antecessor, o Glast promete grandes descobertas.Não só a compreensão da física por trás da geração das energias mais altas que existem (podemos sempre aprender com isso), como talvez a descoberta de novas partículas elementares e até dimensões extra do espaço. "Claro, essas descobertas teriam de ser compatíveis com o que ocorrer no LHC", diz Eduardo, cauteloso. Na sua voz, notei o mesmo entusiasmo de uma criança prestes a desembrulhar um brinquedo novo, cheio de surpresas inimagináveis.

MARCELO GLEISER é professor de física teórica no Dartmouth College, em Hanover (EUA), e autor do livro "A Harmonia do Mundo"

Bem Vindos

Olá, sejam todos bem vindos ao RadioAtividade, um blog de discussão, informação e divulgação das ciências naturais e exatas. Para iniciar deixo um vídeo interessante que mostra o fenômeno (não... não é o Ronaldo) da ressonância que ocorreu nos EUA na metade do século passado.

IMPORTANTE: Não é montagem.

Abraço a todos.