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Termodinámica

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Una descarga eléctrica en un medio gaseoso, es un fenómeno en el que un gas, que normalmente, no conduce la electricidad, empieza a hacerlo debido a la ionización de sus átomos, como consecuencia de la influencia de una fuente energética (de calor, de radiación o de un campo eléctrico, que provoca una diferencia de potencial entre los electrodos entre los que se sitúa el gas). La conducción eléctrica a través de este gas ionizado (en adelante, plasma) no sigue la ley de Ohm, sino que se rige por los procesos físicos elementales que se dan entre las partículas cargadas (electrones, iones, átomos y moléculas excitadas) transportadas en el plasma y producidas y absorbidas en los electrodos.
La historia del descubrimiento del electrón es útil desde el punto de vista didáctico, para visualizar
la propiedades de las descargas eléctricas, en particular aquellas en que las cargas son electrones.
Se toma un tubo de vidrio dotado de dos electrodos en los extremos y se hace el vacío en él.
Naturalmente es imposible hacer un vacío total, por lo que en realidad lo que hay en el interior de la
ampolla de vidrio es un gas enrarecido, es decir un gas a baja presión. Es necesario hacer el vacío
para que los electrones que va a emitir el cátodo no sean frenados y absorbidos por los iones del aire
que pudiera contener la ampolla.
A continuación, se aplica una diferencia de potencial de alto voltaje a los electrodos y se observa lo
que parece ser una luz verde. Sin embargo al acercarle un imán se comprueba que sedesvía. Los electrones, tanto en los átomos como en las moléculas, pueden cambiar de orbital absorbiendo
energía o emitiéndola. La energía que absorben o emiten es de naturaleza electromagnética y viene
caracterizada por su longitud de onda que, en la región visible, corresponde a colores
característicos. El conjunto de longitudes de longitudes de onda que los electrones de un átomo o
molécula son capaces de absorber pasando a un orbital de mayor energía se conoce con el nombre
de su espectro de absorción, mientras que el conjunto de longitudes de onda que emite un átomo o
molécula cuando sus electrones de valencia pierden energía cayendo a orbitales de menor energía
constituye su espectro de emisión.
Se pueden observar fácilmente los espectros de emisión de átomos y moléculas sin más que excitar
un gas enrarecido con una descarga eléctrica y observar la luz emitida primero a ojo desnudo y,
después, con un espectroscopio o simplemente una red de difracción para poder separar las
diferentes longitudes de onda individuales que forman parte de la luz vista a ojo desnudo.

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