La conducibilità nei gas

Elettromagnetismo

La ionizzazione dei gas

Un gas è, per sua natura, un isolante perfetto

Ma diventa conduttore se qualche causa esterna produce la ionizzazione di alcune sue molecole

Si può ionizzare una frazione molto piccola delle molecole di un gas investendolo con radiazioni elettromagnetiche di energia adeguata, oppure con corpuscoli veloci di dimensioni subatomiche emessi da sostanze radioattive

Gli agenti ionizzanti forniscono agli elettroni di alcune molecole del gas un’energia sufficiente a staccarli da esse perciò:

In un gas ionizzato sono presenti ioni positivi, elettroni liberi e ioni negativi, che si formano spesso per cattura di un elettrone libero da parte di una molecola.

Dunque non è quasi mai possibile sottrarre completamente un gas all’azione di qualche agente ionizzante.

Ma soprattutto, proprio perché al loro interno è sempre presente un certo numero di ioni, i gas possono essere attraversati dalla corrente elettrica.

Le scariche elettriche nei gas

Per i gas non vale la prima legge di Ohm

Infatti se racchiudiamo del gas in un tubo trasparente alle cui estremità sono fissati due elettrodi collegati a un circuito esterno costituito da un generatore G e da una resistenza variabile R, si osserva che modificando la resistenza R e, facendo così variare la corrente che attraversa il gas e la differenza di potenziale applicata agli elettrodi, a qualsiasi pressione del gas, l’intensità di corrente non è direttamente proporzionale alla differenza di potenziale.

i =ΔV/R

Variando la pressione del gas e la differenza di potenziale tra gli elettrodi, la scarica assume aspetti molto diversi.

Mantenendo il gas a pressione atmosferica e applicando tra gli elettrodi una tensione sufficientemente elevata, all’interno del tubo scocca una scintilla, accompagnata da un rumore secco.

La formazione della scintilla è il risultato di un processo in cui numerose molecole si ionizzano e acquistano energia, che riemettono subito dopo sotto forma di luce.

La scintilla è provocata da due meccanismi simultanei:

1. Produzione di ioni: con una differenza di potenziale di molte migliaia di volt, il campo elettrico esercita sugli ioni dei gas una forza così intensa, che essi urtandosi acquistano una notevole quantità di energia cinetica. Così colpendo altre molecole del gas, formano altri ioni che verranno al loro volta accelerati dal campo elettrico.

Produzione di ioni a valanga

2. Emissione luminosa: a causa degli urti, le molecole del gas immagazzinano temporaneamente energia, che poi rimettono sotto forma di luce.

Aspirando il gas dal tubo la scarica avviene in modi diversi a seconda della pressione del gas. A 1000 Pa si ha la cosiddetta scarica a bagliore.

Fulmini

I fulmini sono una delle manifestazioni del passaggio della corrente all'interno di un gas, in questo caso l'aria.

Comunemente l'aria è un buon isolante, ma esistono sempre nell'ambiente degli agenti debolmente ionizzanti, come la radiazione solare o i raggi cosmici.

Quando tra la nube e il suolo, o tra nube e nube, si produce una forte differenza di potenziale, si può formare una enorme scintilla, il fulmine.

Il calore sviluppato dall'intensa corrente elettrica riscalda l'aria e la sua improvvisa espansione provoca un'onda sonora, il tuono.