Resumen En la física y en la química existen campos de desintegración matemática, teórica y experimental. En este caso, integraremos dos campos difíciles y básicos para cada una de las áreas en cuestión.




descargar 33.32 Kb.
títuloResumen En la física y en la química existen campos de desintegración matemática, teórica y experimental. En este caso, integraremos dos campos difíciles y básicos para cada una de las áreas en cuestión.
fecha de publicación01.12.2015
tamaño33.32 Kb.
tipoResumen
med.se-todo.com > Química > Resumen

scf.png

Revista Colombiana de Física, vol. 10 , 2/06/2010

logo-revcolfis


Fisicoquímica y magnetoquímica

physico-chemical and magnetic-chemical
Leonardo Bravo Espejo1
1químico puro
Resumen
En la física y en la química existen campos de desintegración matemática, teórica y experimental. En este caso, integraremos dos campos difíciles y básicos para cada una de las áreas en cuestión. La fisicoquímica o estudio de los procesos físicos desde un análisis termoquímico y termodinámico, y el magnetismo, que aun que no es una ciencia, es un fenómeno de ley universal, como la atracción y la repulsión. Nuestro objetivo será la unificación y la relación entre la temperatura, la entropía, la entalpia y las energías libres en función de los campos magnéticos externos e internos. Se nos dificultará dar explicaciones matemáticas pero los conceptos al final de la investigación serán lo suficientemente claros para darnos una idea de la importancia de la unificación de estos dos conceptos para el desarrollo de los superconductores y de la tecnología avanzada, así mismo el desarrollo de teorías y la confirmación de conceptos físicos y químicos.
Palabras claves: magnetismo, termoquímica, termodinámica, campos, entropía, entalpia, energía.
abstract
In the physics and chemistry fields of mathematical disintegration, theoretical and experimental exist. In this case, we will integrate two difficult and basic fields for each one of the areas at issue. Physico-chemical or the study of the physical processes from a thermo-chemical and thermodynamic analysis, and the magnetism, that even that is not a science, is a phenomenon of universal law, like the attraction and the repulsion. Our objective will be the unification and the relation between the free temperature, entropy, enthalpy and energies based on the external and internal magnetic fields. One will become difficult to give mathematical explanations to us but the concepts at the end of the investigation will be sufficiently clear to give us to an idea of the importance of the unification of these two concepts for the development of superconductors and the technology outpost, also the development of theories and the confirmation of physical and chemical concepts.
Key words: magnetism, thermochemistry, thermodynamics, fields, entropy, enthalpy, energy.

Introducción:



La investigación es un proceso por el cual queremos descubrir ciertas cosas indescriptibles o inexplicables, darnos respuestas, razonar de una forma diferente algunos temas de interés, así se genera desarrollo y se crean paradigmas de los cuales podemos generar ciencia crear respuestas. Nosotros intentaremos darnos respuestas a los efectos de los campos magnéticos sobre energías universales como la entalpía “” (energía transferida en forma de calor a los alrededores o viceversa), entropía “” (energía que dictamina o que da parámetros a la espontaneidad de procesos), energías libres “” (energía que se puede usar como trabajo, además es un criterio de direccionalidad en procesos químicos). Obviamente estudiaremos el cambio de cada una de ellas puesto que se hace irracional calcular su valor absoluto con las leyes de la termodinámica. Nuestro segundo problema a tratar son los campos magnéticos y las interacciones atómicas o magnetoquímica. Se cree que inicio con Paul Langevin en 1905 para explicarse diamagnetismo (tendencias de las cargas eléctricas a apantallar el interior de un cuerpo con respecto a un campo magnético externo) y el paramagnetismo (es la tendencia de los momentos magnéticos libres (espín u orbitales) a alinearse paralelamente a un campo magnético). Para comprender estos términos anteriores se necesita un conocimiento previo de las interacciones cuánticas ejercidas y modelos matemáticos claros, de modo pues que solo estudiaremos el diamagnetismo, puesto que el momento magnético en un material paramagnético es no nulo y dependerá de la constante de Curie y de la temperatura. La aplicación de campos magnéticos para el descubrimiento de leyes universales es algo a lo que nos debemos acostumbrar como científicos. De este modo intentaremos introducir todo nuestro conocimiento matemático, químico y físico para la comprensión de este tema tan complicado y extenso pero que al mismo tiempo nos genera un mundo nuevo lleno de nuevas teorías y experiencias. Así pues los invito a que indaguemos sobre la fisicoquímica con campos magnéticos y la magnetoquímica y el desarrollo que puede llegar a generar.
Fisicoquímica y campos magnéticos:
La fisicoquímica le da al científico la certeza de que lo que está haciendo es viable químicamente, la cuestión está en cómo esta viabilidad se ve afectada por campos magnéticos externos. Como la entropía y la entalpia puede cambiar si están sumergidos en un campo magnético. Para empezar debemos tener claro que la entropía la podemos definir como el desorden molecular, a mayor desorden haya mayor será la entropía y así mayor la espontaneidad del proceso. Si cuando se aplica un campo magnético externo a un material ferromagnético, a una temperatura cercana a su temperatura de transformación de fase magnética (temperatura de Curie), los momentos magnéticos de los electrones desapareados del nivel 3d (para hierro, níquel y cobalto) o del nivel 4f (para los lantánidos) se alinean paralelos a la dirección de la inducción del campo magnético aplicado. Esta alineación disminuye la entropía del material. Cuando se retira el campo magnético aplicado, los momentos magnéticos de los electrones se orientan libremente aumentando la entropía como se ve en la figura 1Figura 1

. La magnetización y desmagnetización del material ferromagnético, a temperaturas cercanas a la temperatura de transformación magnética, favorecen el carácter reversible del proceso debido a los continuos cambios en el orden magnético, de modo tal que el campo magnético interno cambia de la forma:

Ec 1

La temperatura crítica Tc sólo es aplicable en ausencia de campo magnético. Cuando aplicamos un campo magnético la sustancia alcanzará el cambio de fase al estado normal a temperaturas inferiores a la crítica, y cuando el campo H es igual o superior a un campo H0, la muestra no estará en estado superconductor ni siquiera en el cero absoluto. Una aplicación de este modelo matemático es el refrigerador magnetocalórico, que pude trabajar como un ciclo de Carnot o un motor de Stirling con procesos de enfriamiento supremamente rápidos. El ciclo de Carnot se realiza en dos procesos de cambio de temperatura adiabático y dos procesos de cambio de entropía isotérmico. Esto permite estudiar directamente las manifestaciones del efecto magnetocalórico. La aplicación del ciclo de Carnot se restringe a temperaturas inferiores a 20K, debido al aumento de la capacidad de energía en forma de calor con el aumento de la temperatura. Al aumentar la capacidad de energía en forma de calor disminuye el efecto magnetocalórico y aumenta la energía necesaria para cambiar el orden magnético del material. El intervalo de temperaturas de operación está limitado por el cambio de temperatura adiabático a temperaturas inferiores a 22K.

Ec 2

Integrando entre los límites de la temperatura 1 afectada por el campo magnético B1 y 2 afectada por el campo magnético B2 y remplazando el valor de la entalpia en términos de la capacidad calorífica tenemos:

Ec 3

De este modo la temperatura es una funcion que depende de el campo magnetico externo.
Una aplicación breve de esto, se encuentra en las neuronas:
El campo magnetico en las neuronas es
Ec 4
De modo tal que si la dendrita o el dipolo (er) es perpendicular al craneo produce un campo magnetico externo.
Ya vimos el campo magnetico en forma macro ahora entra lo interezante, lo veremos de forma micro, una de las formas mas dificiles de comprender, para este objetivo tocaremos las definiciones a grosomodo de paramagnetismo y diamagnetismo.
Magnetoquimica:
para explicarnos el diamagnetismo debemos enfocarnos en los átomos, eletrones, núcleos y fuerzas de interacción magnetica. Incluiremos un nuevo termino que es el momento magnetico (es una medida de la fuerza de la red del sistema fuente magnética. Específicamente, momento de dipolo magnético cuantificando la contribución del magnetismo interno del sistema al externo) asi que iniciamos con el electron alrededor del nucleo, cumpliendo ciertas leyes fisicas como la fuerza centripeta, la velocidad, la longitud de arco, vista en la figura 2. Como lo que nos intereza es las fuerzas atómicas que se ejercen sobre el nucleo y las implicaciones de campos magneticos sobre ellos, realizamos el siguiente analisis matematico:

Grafica 2
Si suponemos una particula de carga q a una distancia r del núcleo con una fuerza centripeta si le aplicamos un campo magnetico inducimos un que viene a ser perpendicular al campo magnetico, de esta forma pdemos calcular el flujo electrico que pasa entre el electron y el nucleo de modo que en conclucion tenemos si agregamos la fuerza que siente la particula sabiendo que es Eq tenemos usando calculo vectorial:
.
El cambio de velocidad de una particula depende de la carga, de el radio de separacion con el centro de atraccion o repulcion, del cambio de campo magnetico inducido y de la masa. A mayor masa, menor es la velocidad. De este modo podemos calcular el radio de la trayectoria circular de una particula en un campo magnetico conociendo su velocidad.

La investigación teórica incluye el desarrollo y perfeccionamiento de modelos que describan el intercambio magnético o la transferencia electrónica (en compuestos de valencia mixta). Algunos de estos modelos son muy simples y generales como las reglas de Goodenough-Kanamori para predecir si la tendencia de una interacción magnética va a ser hierro o antiferromagnética según el ángulo de enlace y la disposición de los orbitales. Otros modelos son bastante más sofisticados.

Muchos estudios teóricos de la magnetoquímica requieren del uso de herramientas de mecánica cuántica o de modelos hamiltonianos (con la ayuda de la tecnología de ordenadores). También es de gran ayuda el estudio de series de compuestos de química de coordinación o polioxometalatos, para el establecimiento de correlaciones magneto estructural.

Concluciones:
podemos concluir que la aplicación de un conocimiento a uno que se nos facilita mucho más puede hacernos entender mucho mejor el tema en cuestion. Ademas de eso podemos comprender la gran importancia de los campos magnéticos inducidos en la química cuántica y en los prosesos fisicoquímicos. Primeramente, las energías libres, la entalpía y la entropía pueden cambiar con campos magnéticos puesto que atómicamente se pueden generar cambios. Ademas de eso usando el campo magnético tambien podemos calcular la entropía de un sistema y como si fuera poco, se puede mejorar la conductividad de un elemento conductor cambiando la temperatura y aplicando un campo magnético. Segundo, podemos iniciar un camino supremamente largo en la quimica cuantica, puesto que sus aplicacines son infinitas y paradigmáticas, ademas de edso podemos calcular las fuerzas entre un átomo y otro y con ello calcular la energía de enlace de dos átomos y hasta electrones.
Finalmente, debemos de tener en cuenta la importancia de los campos magneticos inducidos y los campos electricos inducidos, puesto que el cambio de ellos puede generar un cambio macroscópico y con ello un nuevo avance en la ciencia.
Referecias y bibliografia:



similar:

Resumen En la física y en la química existen campos de desintegración matemática, teórica y experimental. En este caso, integraremos dos campos difíciles y básicos para cada una de las áreas en cuestión. iconResumen La didáctica de la Química es un área que no ha estado ajena...

Resumen En la física y en la química existen campos de desintegración matemática, teórica y experimental. En este caso, integraremos dos campos difíciles y básicos para cada una de las áreas en cuestión. iconNomenclatura para los campos de las ciencias y las tecnologíAS

Resumen En la física y en la química existen campos de desintegración matemática, teórica y experimental. En este caso, integraremos dos campos difíciles y básicos para cada una de las áreas en cuestión. iconResumen el cálculo de puntos críticos en mezclas multicomponentes...

Resumen En la física y en la química existen campos de desintegración matemática, teórica y experimental. En este caso, integraremos dos campos difíciles y básicos para cada una de las áreas en cuestión. iconPara describir y estudiar el mundo circundante, se han creado las...

Resumen En la física y en la química existen campos de desintegración matemática, teórica y experimental. En este caso, integraremos dos campos difíciles y básicos para cada una de las áreas en cuestión. iconResumen El objetivo del presente estudio fue comparar la calidad...

Resumen En la física y en la química existen campos de desintegración matemática, teórica y experimental. En este caso, integraremos dos campos difíciles y básicos para cada una de las áreas en cuestión. iconResumen muchas de las aplicaciones del electromagnetismo están enfocadas...

Resumen En la física y en la química existen campos de desintegración matemática, teórica y experimental. En este caso, integraremos dos campos difíciles y básicos para cada una de las áreas en cuestión. iconEste Segundo Volumen cumple sólo una función auxiliar. En el se han...

Resumen En la física y en la química existen campos de desintegración matemática, teórica y experimental. En este caso, integraremos dos campos difíciles y básicos para cada una de las áreas en cuestión. icon1 la industria química. Importancia económica y social. Josué campos

Resumen En la física y en la química existen campos de desintegración matemática, teórica y experimental. En este caso, integraremos dos campos difíciles y básicos para cada una de las áreas en cuestión. iconDespliega el menú, abriendo cada una de las ventanas del lado izquierdo,...

Resumen En la física y en la química existen campos de desintegración matemática, teórica y experimental. En este caso, integraremos dos campos difíciles y básicos para cada una de las áreas en cuestión. iconCompetencias básicas correspondientes a cada una de las Áreas del currículo, se regula


Medicina



Todos los derechos reservados. Copyright © 2015
contactos
med.se-todo.com