Discussione: Perchè è più facile innescare il plasma al catodo

Salve a tutti,
apro questo nuovo 3d per dare una risposta ai vari interrogativi posti sulla questione. Nel tempo sono stati in molti a porre questa interessante domanda : "Perchè il plasma si forma sul catodo (o quantomeno, esso è molto più vigoroso di ciò che, con estrema difficoltà avviene all'anodo) ? " Le risposte ci sono state (eccome!) tuttavia si sono disperse nei vari post e, col passare del tempo, sono andate nel dimenticatoio per poi rinascere sotto forma della stessa domanda.

La cella può essere schematizzata come un circuito elettrico. In essa, il passaggio della corrente elettrica attraverso la soluzione è garantita dalla "fuoriuscita" degli elettroni dal catodo (che riducono gli ioni positivi disciolti in soluzione) e dalla ossidazione di quelli che raggiungono (o compongono) l'anodo. Il plasma si innesca quando, a causa degli elevati voltaggi e del favorevole "effetto condensatore", si crea una scarica a bagliore sul catodo. La scarica a bagliore può essere immaginata come la formazione di un arco elettrico tra la soluzione e il catodo. Essa si forma sul catodo e non sull'anodo perchè è il catodo a emettere elettroni e NON l'anodo.

Come si può comprovare questa cosa.
Durante un esperimento, a plasma innescato, sollevando il catodo il plasma si spegne. Ora, se lo si avvicina nuovamente al pelo libero della soluzione, prima che questo tocchi fisicamente la soluzione, si vede scoccare un arco fra il catodo e la soluzione. Ciò accade perchè il catodo emette elettroni che, essendo più leggeri e veloci, si scaricano facilmente sulla soluzione. Immergendo parzialmente il catodo (badando a fattori geometrici ecc.) si può trasformare questo arco in un plasma che, stabilmente, avvolge il catodo e ci regala tutti quei bei fenomeni in fase di studio. L'aumento di temperatura dovuto al plasma non fa altro che incrementare questa emissione di elettroni (infatti, ad essa si affianca la emissione termoionica che incrementa il plasma ulteriormente).

La stessa cosa NON accade all'anodo perchè: l'anodo non emette elettroni ma li "riceve" dalla soluzione. Di conseguenza, se si solleva l'anodo e lo si avvicina al pelo libero, difficilmente si formerà un arco fra anodo e soluzione in quanto quest'ultima, essendo un liquido e non un metallo, difficilmente emetterà elettroni. Gli ioni che formano il catodo, essendo molto meno mobili dei rapidi elettroni, difficilmente formeranno un arco stabile. A limite, se l'anodo è un buon metallo (di peso atomico basso) e la temperatura è sufficientemente elevata da conferire una certa emissione termoionica, potrebbe formarsi qualcosa, ma è molto meno vigoroso dell'analogo catodico.

Ecco spiegato, con parole forse grossolane, l'arcano.

Correzioni, suggerimenti e osservazioni sono ben gradite.

Ciao

Carissimo Quantum Leap, ma a questo punto richiedo anche l'intervento di Ennio. Vi voglio postare quello che ho raccolto in un trend piu' giu....e' assurdo quello che leggo, .... vedete un po voi .

Poi Ennio dice che devo essere piu' buono e amare il prossimo,....ma !!!

Nessuno ha letto fino ad ora il post che tu hai preparato giorni fa. Parlo proprio del post che sta sopra codesta mia umile comunicazione dove, in modo molto accurato, tu spieghi questa situazione del consumo degli elettridi e dell'innesco del catodo.

Non voglio fare polemica ma, mi piacerebbe trasportare qui i commenti, ovviamente tecnici su questo problema.

CITAZIONE

Qui cadono tutti i vostri calcoli sulla potenza e sull'energia, vi dirò di più ed aprite bene le orecchie ed il cervello, perché queste cose sono importantissime per capire l'eccezionalità dell'esperimento.

1) Elettrodo poco immerso connesso al negativo, circolano 1-2 ampere a 300 Vcc, ed esso FONDE.

2) Elettrodo poco immerso connesso al positivo, circolano 8-10 ampere a 300 Vcc, ed esso NON FONDE.

Riassumendo: nel caso 1) vengono forniti 600 watt e fonde l'elettrodo, nel caso 2) vengono forniti 3000 watt e l'elettrodo non fonde. Naturalmente ora Meucci & C. mi sapranno dare una spiegazione logica, immagino.

Non ho parole....

Un saluto

Edited by thot - 21/9/2005, 17:54

Ciao ragazzi...

Ho già dato una risposta un po meno esplicita di quella data da Quantum Leap, che ringrazio per i chiarimenti molto...chiari !!!

Ad ogni modo, i due elettrodi lavorano con "materiale diverso", uno con elettroni, l'altro invece con il loro speculare. I risultati non possono essere uguali dato che le condizioni in partenza sono diverse.

Caro Hellblow, caro Thot, cari tutti

il problema in questo caso non è fisico, è mentale. Purtroppo, nonostante questo tipo di spiegazioni (grossolane e parziali per carità) ma coerenti c'è chi si ostina a voler vedere cose strabilianti dove invece ci sono fenomeni chiari e spiegati. Nulla in più.
Come dissi tempo addietro "A lavar la testa all'asino si perde acqua, tempo e sapone" e, nonostante sia trascorso un po' di tempo, il vecchio adagio non sbaglia.

Mi trovi perfettamente d'accordo sulle tue osservazioni sulle asimmetrie del sistema. Se insieme ad esse consideri il "potere dispersivo delle punte" risulta chiaro il perchè e il percome fonda proprio il catodo e lo fa partendo dalle parti più spigolose.

Un abbraccio.

Ciao Casertani!!!

Ho detto la mia sull'altro tread, andate li e me date na strigliata se ho detto canzonate?
Scherzi a parte, al cosa andrebbe scritta qui, ma volevo rispondere a Remond.

Un saluto a tutti.

Interessantissima questa spiegazione, mi son sempre chiesto se il catodo attiri gli ioni H+ o gli ioni H-.

Questo aspetto di asimmetria fra catodo e anodo me ne da conferma.

Un altra domanda che mi son sempre fatto è: che temperatura raggiunge il plasma?

Carissimi amici, buongiorno a tutti voi, approfitto per salutare affettuosamente Quantum Leap, Thot e Hellblow e Area51. Saluto anche il caro amico Mother.

Sono molto felice di aver letto le spiegazioni teoriche di Hellblow che in qualche modo sono in linea con quelle date da Quantum Leap in questo post e corrispondono alla teorizzazione precisa delle cose che accadono nella cella.

Mi punge vaghezza di aggiungere ancora qualcosa sulla fenomenologia che credo possa servire per comprendere ancora meglio l’asimmetria Catodo/anodo.

Non bisogna dimenticarsi inoltre che il contributo ionico e’ notevole per determinare l’asimmetria fra i campi elettrici che si instaurano fra catodo e interfase soluzione, e poi anodo e interfase solozione. Il primo campo elettrico e’ piu’ elevato a causa dell’effetto schermante (K+) (effetto condensatore a dir si voglia). All’anodo invece gli ioni carbonato e gli ioni OH- scaricandosi a tensione piu’ basse aumentano la conducibilita’ dell’interfase. Poiche’ il campo elettrico catodico e’ piu’ elevato e proprio li che cade la tensione maggiore e quindi e’ piu’ favorito a innescare il plasma.

Una prova di quello che sto dicendo e il fatto che se si realizza una cella utilizzando una soluzione di acido solforico e’ molto facile osservare l’innesco all’anodo. Infatti in questo caso sono gli ioni SO4 - - a creare lo schermo.

Per Mother: caro amico le temperature del plasma elettrolitico sono elevatissime, probabilmente ci sono punti di esso anche a 10.000 gradi. Comunque ,mediamente e’ probabile che la maggior parte della zona plasmatica si attesti a 3000 – 4000 gradi.

Per esempio,m Thot deve farci sapere se con il Solfato di sodio accade qualcosa di diverso. Io credo che lui osserva molto spesso tentativi di innesco anodico,….vero ???

Saluto tutti voi con un piacere indescrivibile e sono molto felice di poter constatare che questo trend si stia mantenendo un rigore scientifico molto accurato.

Un abbraccio molto intenso che avvolge i vostri spiriti straordinari

Edited by Ennio Vocirzio - 22/9/2005, 10:59

Ciao a tutti!

Faccio questa mia piccola intromissione per farvi i miei complimenti per come portate avanti la discussione e per fare una piccola puntualizzazione a Ennio e Thot... e a tutti: la discussione in inglese si scrive "tread" e non "trend"

Almeno in questo posso correggervi

Un grandissimo saluto spiraleggiante a tutti!!!

Per Mother: caro amico le temperature del plasma elettrolitico sono elevatissime, probabilmente ci sono punti di esso anche a 10.000 gradi. Comunque ,mediamente e’ probabile che la maggior parte della zona plasmatica si attesti a 3000 – 4000 gradi.
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Quindi abbiamo a pochissima distanza:
Catodo di tungsteno che fonde a 3400 gradi
punti di plasma a 10000 gradi o in media a 3000-4000 gradi
soluzione elettrolitica vicina al plasma
bricco di vetro che fonderebbe a 1450 gradi.

tutto in ben 5-10 cm di spazio?

Edited by mother - 22/9/2005, 11:27

Perchè il vetro non fonde?
Semplice!!!
Sai quale è l'isolante per eccellenza?
Un liquido vaporizzato funge da schermo termico.Nel nostro caso quando si innesca il plasma, si forma una specie di "sacco"che avvolge l'elettrodo catodico,isolandolo dalla soluzione stessa....e favorendo anche l'effetto condensatore.
Ecco perchè il vetro non si rompe...il plasma è isolato dal resto della soluzione...naturalmente non al 100%..altrimenti non avremmo l'aumento graduale della temperatura della soluzione..
Ecco svelato l'arcano!!!

Ciao ciao

Area51

Edited by Area51 - 22/9/2005, 11:45

Sai quale è l'isolante per eccellenza? cool.gif
Un liquido vaporizzato funge da schermo termico.Nel nostro caso quando si innesca il plasma, si forma una specie di "sacco"che avvolge l'elettrodo catodico,isolandolo dalla soluzione stessa....e favorendo anche l'effetto condensatore. w00t.gif
Ecco perchè il vetro non si rompe...il plasma è isolato dal resto della soluzione...naturalmente non al 100%..altrimenti non avremmo l'aumento graduale della temperatura della soluzione.. wink.gif
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Grazie della risposta, certo lascia perplessi il solido aerogel tra l'altro conosciuto tramite questo forum che isola fino a 6000 gradi grazie ad una struttura a sacche che inglobano l'ossigeno.
In effetti anche nelle vetrocamere si usano gas (ossiogeno o meglio ancora gas ideali come l'argon per ottenere il miglior isolamento).
Rimango comunque perplesso dalla capacità del sacco di rimaner attaccato al contenuto e non salire o evaporare verso la zona a mino pressione soprastante al plasma-soluzione liquida.
Nel miglior caso comunque anche se ci fosse una spinta di qualche natura che tiene giù e non fa galleggiare il vapore prodotto rimane un moto convettivo di soluzione liquido che fra soluzione vaporizzata e resto del contenitore (in effetti da video si vedono dei movimenti particolari dei "fumi"o "vapori" prodotti). In fin dei conti dal video di Solitario che avete tolto dal download si vedeva benissimo che c'erano una serie di prodotti secondari che si formavano vicino al pelo libero della soluzione e sul fondo della soluzione simultaneamente nella fase di innesco del plasma.
Chissà che composto è....

Saluti a tutti.

Edited by mother - 22/9/2005, 13:26

Saluto Eroyka, e lo ringrazio della precisazione sul termine “Tread” ho fatto come all’asilo, ho guardato il foglio del mio compagno di banco e ho sbagliato.

Rispondo a Mother confermando in pieno quello che dice Area51. Voglio a tal punto ricordare che addirittura, in un pentolino fatto con della carta si puo riscaldare l’acqua. Basta fare l'esperimento per convincersene.

Mi dispiace constatare che in Italia semplici principi di Fisica non sono sempre conosciuti da tutti, ma, sono contento che grazie a Progettomeg possiamo veramente fare del nostro meglio per diminuire queste ignoranze e migliorare la comprensione del mondo che ci circonda.

Grazie Roy

Ciao Ennio, proprio quello intendevo con "scudo ionico"

Inoltre è vero, il vapore è un isolante termico ottimale, e rimane li perchè semplicemente, si forma di continuo. La temperatura che si stabilizza all'elettrodo invece p dovuta alla fusione di questo, come avviene con l'acqua a temperatura di ebollizione.

Un saluto a tutti.

Rispondo all'amico Eroyka Roy

Io non ho sbagliato affatto. Io per "TREND" intendo direzione, tendenza di un discorso, orientamento di un Tread.

Rispondo a Ennio,... non sono d'accordo con te.
Senza togliere nulla a questa grande opportunita' offertaci dalla rete, per togliere l'ignoranza dalle persone bisogna lavorare a scuola.

ciao raga

CITAZIONE (Ennio Vocirzio @ 22/9/2005, 10:52)

Carissimi amici, buongiorno a tutti voi, approfitto per salutare affettuosamente Quantum Leap, Thot e Hellblow e Area51. Saluto anche il caro amico Mother.

Sono molto felice di aver letto le spiegazioni teoriche di Hellblow che in qualche modo sono in linea con quelle date da Quantum Leap in questo post e corrispondono alla teorizzazione precisa delle cose che accadono nella cella.

Mi punge vaghezza di aggiungere ancora qualcosa sulla fenomenologia che credo possa servire per comprendere ancora meglio l’asimmetria Catodo/anodo.

Non bisogna dimenticarsi inoltre che il contributo ionico e’ notevole per determinare l’asimmetria fra i campi elettrici che si instaurano fra catodo e interfase soluzione, e poi anodo e interfase solozione. Il primo campo elettrico e’ piu’ elevato a causa dell’effetto schermante (K+) (effetto condensatore a dir si voglia). All’anodo invece gli ioni carbonato e gli ioni OH- scaricandosi a tensione piu’ basse aumentano la conducibilita’ dell’interfase. Poiche’ il campo elettrico catodico e’ piu’ elevato e proprio li che cade la tensione maggiore e quindi e’ piu’ favorito a innescare il plasma.

Una prova di quello che sto dicendo e il fatto che se si realizza una cella utilizzando una soluzione di acido solforico e’ molto facile osservare l’innesco all’anodo. Infatti in questo caso sono gli ioni SO4 - - a creare lo schermo.

Per Mother: caro amico le temperature del plasma elettrolitico sono elevatissime, probabilmente ci sono punti di esso anche a 10.000 gradi. Comunque ,mediamente e’ probabile che la maggior parte della zona plasmatica si attesti a 3000 – 4000 gradi.

Per esempio,m Thot deve farci sapere se con il Solfato di sodio accade qualcosa di diverso. Io credo che lui osserva molto spesso tentativi di innesco anodico,….vero ???

Saluto tutti voi con un piacere indescrivibile e sono molto felice di poter constatare che questo trend si stia mantenendo un rigore scientifico molto accurato.

Un abbraccio molto intenso che avvolge i vostri spiriti straordinari

CITAZIONE

Una prova di quello che sto dicendo e il fatto che se si realizza una cella utilizzando una soluzione di acido solforico e’ molto facile osservare l’innesco all’anodo. Infatti in questo caso sono gli ioni SO4 - - a creare lo schermo.

CITAZIONE

Per esempio,m Thot deve farci sapere se con il Solfato di sodio accade qualcosa di diverso. Io credo che lui osserva molto spesso tentativi di innesco anodico,….vero ???

Se quanto sopra è vero perchè non adoperare una soluzione di solfato di rame (con elettrodi di rame preferibilmente) per cui al catodo si dovrebbero scaricare gli ioni Cu++ preferenzialmente che gli ioni H+ non producendo quindi effetto schermante, mentre all' anodo si dovrebbe innescare il plasma (ammesso si inneschi). E' un esperimento semplice e penso valga la pena effettuarlo!

Caro Gino,

il plasma al catodo non si forma SOLO a causa dell'effetto condensatore. Esso si forma perchè il catodo, in quanto tale, emette elettroni. Ora, se questi elettroni vengono concentrati su una piccola superficie (come facciamo noi), se aumentano a causa dell'aumento di temperatura del catodo (emissione termoionica), avremo comunque l'innesco di un plasma. Anche senza l'effetto condensatore (quindi anche con il semplice ione Cu++ che scaricandosi prima non favorisce l'instaurarsi dell'effetto). Quindi l'esperimento che tu suggerisci conferma la prevalenza della formazione del plasma al catodo.
Per avere il plasma all'anodo, occorre diminuirne la superficie, aumentare la superficie del catodo(rispetto all'anodo), utilizzare un elettrolita che fornisca un buon effetto condensatore anodico e, magari, scaldare l'anodo.
Niente di esotico, quindi.

Un salutone

Sale a tutti, ho deciso di informarmi per benino riguardo la Fisica dei Plasmi.
Visto che si lavora con questa "roba" è meglio saperne di più a riguardo.
Appena inizio a capirci qualcosa da quelle equazioni, vi faccio sapere

Ottima idea... anche se in italiano non si trova molto materiale.
Ti consiglio di cominciare dai manuali universitari di Chen "Introduction to plasma Physics". Un testo straordinario, anche se in inglese.
Ovviamente se trovi qualche link o fatto interessante. Ti esorto a farci sapere.

Buono studio.

CITAZIONE

se le candele resistive lasciano passare solo0,06A, come è possibile che si attivi il plasma?

durante i miei esperimenti che ho gia descritto qualche post piu sopra, questo tipo di candela (resistiva)tarda qualche secondo ad innescare il plasma, che dura pochi secondi poi si spegne e se la candela non è esplosa la si puo aprire e vedere che il resistore diventa molto poroso, come se fosse bruciato.
il calore del rivestimento di ceramica è molto alto tanto da fondere il rivestimento di plastica del cavo, che per caso e venuto in contatto con la ceramica.  

RISPONDO A NITC

Caro Amico, scusami mi sono permesso di rispondere io al tuo quesito, e soprattutto scusami se lo fatto in questa discussione.

Mi sembra ovvio che la presenza di una resistenza non impedisca al plasma di innescarsi, poi però, come tu stesso affermi la resistenza si brucia e quindi è molto difficile riprodurre il fenomeno. E' Ovvio.

Gli esperimenti con la candela sono molto suggestivi ma, non credo sia conveniente spendere del tempo in quella direzione. Gli elettrodi della candela contengono una lega di metalli molto complessi tra cui rodio, nichel e tungsteno, pertando i fenomeni che si verificano sono molto vari e dipendono fortemente dalla marca della stessa candela.

Le esplosioni che si verificano sono dovute ad accumuli di gas e questo Hellblow lo aveva già detto.

Quindi questo modo di operare non è scienza.

Purtroppo, e questo non tutti lo hanno capito, fare lo scenziato è un lavoro per certi versi estremamente noioso, poichè per arrivare a perforare il muro dell'incomprensibilità taluni esperimenti devono essere ripetuti centinaia di volte. E' molto importante quindi cercare di migliorare le misure della configurazione cella che ognuno ha già consolidato.
Gli amici di Caserta (ci telefoniamo ormai molto spesso) ripetono l'esperimento da quasi due anni modificando ogni tanto un parametro. In questo modo il fenomeno viene sviscerato fino alle sue profondità più interne. I parametri che possono essere variati in un esperimento GDPE (come ci ha insegnato Thot) sono tantissimi e in questo forum , ed io stesso, ma forse anche gli amici Casertani non li abbiamo circoscritti tutti.

Pensa, la molarità della soluzione, il tipo di sale, il tipo di anodo, il tipo di catodo, le geometrie (e queste sono tante), a pressione costante, a pressione variabile ecc ecc.

C'è molto da lavorare

Attenzione, ogni tanto una veloce distrazione, può fare anche bene. Talune volte sono proprio le condizioni casuali che portano a nuove scoperte. Quindi ben vengano tentativi suggestivi come le candele e altro.

Alla fine si scopre sempre qualcosa di nuovo.

Un abbraccio fortissimo da parte mia

A tua disposizione (come dice sempre Quantum Leap quando mi telefona)

Edited by Ennio Vocirzio - 24/10/2005, 23:07