Plasma – Wujud Benda Selain Padat, Cair, dan Gas
Dari sekolah dasar, kita diajarkan bahwa ada tiga wujud benda, yaitu padat, cair, dan gas. Contoh yang paling sederhana adalah air. Air berwujud cair, ketika berwujud padat disebut es, dan ketika berwujud gas disebut uap air. Seiring perkembangan zaman, telah ditemukan dua wujud benda yang baru, yakni plasma dan kondensat Bose-Einstein. Pada artikel ini, kita akan membahas mengenai plasma.
Plasma merupakan wujud benda yang sering dianggap sebagai bagian dari gas, namun kedua wujud tersebut memiliki perilaku yang sangat berbeda. Menariknya, plasma merupakan wujud benda yang paling umum di alam semesta. Matahari dan bintang-bintang lainnya terbentuk dari plasma. Seperti gas, plasma tidak memiliki bentuk maupun volume yang tetap, dan memiliki densitas lebih kecil dibandingkan padatan serta cairan. Tetapi, tidak seperti gas pada umumnya yang tersusun dari molekul-molekul dan atom-atom netral, plasma terdiri dari atom-atom yang mana sebagian atau seluruh elektronnya telah lepas dan inti atom bermuatan positif bergerak bebas. Inti bermuatan positif terbentuk karena atom-atom melepaskan elektron, yang dikenal sebagai proses ionisasi. Keberadaan elektron yang bermuatan negatif dan inti atom bermuatan positif tersebut menyebabkan plasma memiliki interaksi elektrostatik (Coulomb) yang sangat kuat.
Gas-gas pada umumnya, seperti oksigen dan karbon dioksida, tersusun dari molekul-molekul yang memiliki muatan total nol pada volume tertentu. Plasma terbentuk dari partikel-partikel bermuatan yang mungkin memiliki total muatan nol pada volume tertentu, namun tidak nol pada partikel masing-masing. Hal ini menunjukkan bahwa gaya elektrostatik antara partikel-partikel pada plasma menjadi sangat signifikan, begitu pula dengan efek medan magnetnya. Sebagai partikel bermuatan, plasma dapat melakukan hal-hal yang tidak dapat dilakukan oleh gas, seperti contohnya menghantarkan listrik dan memiliki medan magnet.
Apabila kita memiliki wadah berisi gas dan didinginkan pada suhu ruang, semua molekul di dalamnya akan bergerak dengan kecepatan yang sama. Jika kecepatan gerak masing-masing partikel molekul diukur, akan didapatkan kurva distribusi dengan sebagian besar molekul bergerak dengan kecepatan rata-rata dan hanya sedikit molekul yang bergerak sangat cepat atau sangat lambat. Hal ini dikarenakan molekul-molekul dalam gas saling bertumbukan dan terjadi perpindahan energi di antara molekul-molekul tersebut. Hal tersebut tidak terjadi pada plasma, terutama di dalam medan listrik atau medan magnet. Medan magnet dapat membentuk populasi partikel yang bergerak sangat cepat. Kebanyakan plasma tidak cukup padat agar partikel dapat bertumbukan dengan partikel lainnya, sehingga interaksi elektrostatik dan magnetik menjadi lebih berperan.
Kita dapat melihat plasma pada bola lampu fluoresensi atau lampu neon. Dalam hal ini, gas-gas di dalam lampu diberikan voltase tinggi sehingga elektron-elektron terlepas dari atom-atomnya atau berpindah ke tingkat energi yang lebih tinggi (eksitasi). Elektron yang tereksitasi tersebut akan kembali ke tingkat energi semula sambil melepaskan foton, cahaya yang kita lihat dari lampu. Contoh lain dari penggunaan plasma adalah pada televisi plasma. Gas argon atau xenon diinjeksikan ke celah tertutup antara dua panel gelas. Arus listrik dilewatkan melalui gas dan menyebabkan TV menyala. Plasma mengeksitasikan fosfor merah, hijau, dan biru yang berkombinasi membentuk warna-warna spesifik. Aurora yang mengelilingi kutub juga merupakan plasma. Angin surya merupakan aliran partikel-partikel bermuatan (kebanyakan proton) yang mengenai medan magnet Bumi. Partikel-partikel tersebut mengikuti garis medan magnet dan bergerak ke kutub, di mana mereka dapat bertumbukan dan mengeksitasi atom-atom di udara yang kebanyakan adalah nitrogen dan oksigen. Seperti pada lampu neon, oksigen dan nitrogen tereksitasi akan menghasilkan cahaya.
Sumber:
