Concetto di permeabilità, unità, fattori, esempi

IL permeabilità È la capacità di un materiale di consentire a un flusso di attraversarlo, per il suo lungo o largo. Ora, il flusso può essere di qualsiasi tipo: liquido, gassoso, elettrico, magnetico, calorico, ecc. Per quanto riguarda la chimica e l'ingegneria, i flussi sono generalmente liquidi o gas; Mentre sono in fisica, sono linee di un campo elettrico o magnetico.

Per quanto riguarda l'ultimo punto, si parla di una permeabilità magnetica, indicata dal simbolo μ. Affinché un materiale sia permeabile a un flusso, deve subire un cambiamento momentaneo indotto dal flusso in questione o essere in grado di modificare il flusso in sé.

Permeabilità del campo magnetico attraverso i materiali. Fonte: Marled, Capyions francese rimosso da [1]/CC da (https: // creativeCommons.Org/licenze/by/1.0)

Nell'immagine superiore vengono confrontate le permeasure magnetiche di tre materiali. B è la densità del flusso magnetico, rappresentata dal numero di linee. H è l'intensità del campo magnetico esterno che circonda il materiale. Si osserva quindi che il materiale bluastro non è molto permeabile, mentre il giallo e il rosa sono in misura maggiore.

Il materiale rosa è il più permeabile dal punto di vista magnetico perché è il più magnetizzato. Pertanto, ha luogo un aumento del campo magnetico (B >> H).

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Unità

L'unità di permeabilità magnetica è l'enry per metro, h/m o n · a². La sua formula è:

μ = b/h

Questo riguarda la permeabilità magnetica. Ma cosa è più permeabilità materiale? Come quello di un flusso liquido che cerca di muoversi attraverso i pori di una membrana.

Ad esempio, la permeabilità delle rocce che compongono i depositi di petrolio. Per questi tipi di fenomeni, viene utilizzata l'unità C.G.S. Chiamato Darcy, D (9.86923 · 10^-23 M²).

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L'unità D è particolarmente riservata alle scienze geologiche e all'industria petrolifera, soprattutto quando si riferisce alla perforazione dei bacini di petrolio greggio.

Permeabilità relativa

Tornando alla permeabilità magnetica, un materiale sarà più permeabile dell'altro se il suo valore di μ_R è più vecchio. A sua volta, questo valore indica quanto il materiale permeabile viene confrontato con il vuoto. In modo che se μ_R È maggiore di 1, significa che il materiale è magnetizzato ed è molto permeabile alle linee del campo magnetico.

D'altra parte, se μ_R È inferiore a 1, significa che la sua magnetizzazione influisce o riduce le linee del campo magnetico. Si potrebbe dire che questo materiale è "semipermeabile" sul campo magnetico. Nel frattempo, un μ_R uguale o molto vicino a 1, osserva che il campo magnetico attraversa il materiale senza disturbare, come accade nel vuoto.

I valori μ sono molto variabili per lo stesso materiale, quindi è preferita la permeabilità relativa quando si confrontano due o più materiali tra loro.

Fattori che determinano la permeabilità

Affinità per il flusso

Affinché un materiale sia permeabile, deve consentire il flusso in questione che lo attraversa. Allo stesso modo, il materiale deve sperimentare un cambiamento, anche se lieve, nelle sue proprietà a causa di questo flusso. O visto diversamente, il materiale deve modificare o disturbare il flusso.

Nella permeabilità magnetica un materiale sarà più permeabile dell'altro se la sua magnetizzazione è maggiore quando si sperimenta il campo magnetico esterno.

Nel frattempo, in una permeabilità al materiale, più tipico dell'ingegneria, è necessario che il materiale sia "bagnato" del flusso. Ad esempio, un materiale sarà permeabile prima di un determinato liquido, per dire acqua, se la sua superficie e interstizi riescono a inumidire. Altrimenti, l'acqua non viaggerà mai attraverso il materiale. Molto meno se il materiale è idrofobo e rimane sempre asciutto.

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Questa "affinità" del materiale per il flusso è il fattore principale che determina se sarà o meno permeabile in prima istanza.

Dimensioni e guida dei pori

Lasciando da parte la permeabilità magnetica, la permeabilità dei materiali verso liquidi o gas dipende non solo dall'affinità del materiale a causa del flusso in sé, ma anche dalla dimensione e dall'orientamento dei pori.

In conto, i pori sono i canali interni per i quali il flusso viaggerà. Se sono molto piccoli, il volume inferiore passerà attraverso il materiale. Allo stesso modo, se i pori sono orientati in una posizione perpendicolare alla direzione del flusso, il loro spostamento sarà più lento e ferito.

Temperatura

La temperatura svolge un ruolo importante nella permeabilità dei materiali. Ciò influisce sul modo in cui i materiali sono magnetizzati e anche come liquidi e gas si muovono al loro interno.

Generalmente, a una temperatura più elevata, maggiore permeabilità, quando la viscosità dei fluidi diminuisce e aumenta la velocità con cui vengono propagati i gas.

Intensità di flusso

La permeabilità magnetica è influenzata dall'intensità del campo magnetico. Questo vale anche per i flussi di fluidi e gase, in cui la sua intensità è definita dalla pressione che il flusso esercita sulla superficie del materiale.

Esempi di permeabilità

Pavimento

La permeabilità magnetica del terreno dipende dalla sua composizione di minerali e dai loro tipi di magnetismo. D'altra parte, la sua permeabilità liquida varia a seconda delle dimensioni dei suoi cereali e delle sue disposizioni. Osserva ad esempio il seguente video:

Confronta la permeabilità per diversi solidi. Si noti che l'argilla, per avere i cereali più piccoli, è quello che meno consente all'acqua di attraversarla.

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Allo stesso modo, va notato che l'acqua che esce è offuscata perché ha bagnato i rispettivi solidi; Tranne le pietre, perché gli interstizi tra loro erano molto grandi.

Vuoto

La permeabilità magnetica del vuoto è di circa 12.57 × 10⁻⁷ H/m, ed è indicato come μ₀. Le permeabilità dei materiali o dei mezzi di propagazione, μ, sono divise tra questo valore per ottenere μ_R (μ/ μ₀).

Ferro

Dall'esempio di ferro, sarà discusso esclusivamente sulla permeabilità magnetica. Per questo metallo nel suo stato puro (99.95%), è μ_R è 200.000. Cioè, le linee del campo magnetico vengono trasmesse duecentomila volte più intense attraverso il ferro che nel vuoto.

Acqua

La permeabilità relativa dell'acqua è 0.999 992. Cioè, difficilmente differisce dal vuoto per quanto riguarda la propagazione del campo magnetico.

Rame

Il μ_R di rame è 0.999 994. È praticamente quasi lo stesso di quello dell'acqua. Perché? Poiché il rame non è magnetizzato e non lo fa, il campo magnetico non aumenta attraverso di esso.

Legna

Il μ_R del legno è 1.000 000 43. È praticamente lo stesso di quello del vuoto, perché il legno subirà persino magnetizzazioni spregevoli a causa delle sue impurità.

Riferimenti

1. Whitten, Davis, Peck e Stanley. (2008). Chimica. (8 ° ed.). Apprendimento del Cengage.
2. Wikipedia. (2020). Permeabilità (elettromagnetismo). Recuperato da: in.Wikipedia.org
3. Simulazione del flusso. (2018). Cos'è la permeabilità? Recuperato da: calcolatore.org
4. Evan Bianco. (27 gennaio 2011). Cos'è un darcy? Recuperato da: Agilecientific.com
5. Serway, r., Jewett, J. (2008). Fisica per la scienza e l'ingegneria. Volume 1. 7 °. Edizione. Messico. Editori di apprendimento di Cengage.
6. I redattori di Enyclopedia Britannica. (6 maggio 2020). Permeabilità magnetica. Encyclopædia Britannica. Recuperato da: Britannica.com
7. Damien Howard. (2020). Cos'è permeabilità magnetica? - Definizione ed esempio. Studio. Recuperato da: studio.com