SUPERCONDUCTIVIDAD

¿Qué es la superconductividad?
Para visualizarlo de una forma muy sencilla, uno puede pensar que en general, la materia sólida está compuesta por una red de átomos que oscilan y que los electrones se mueven sobre esta red. A altas temperaturas (20 ºC) las oscilaciones de la red son muy grande y los electrones chocan continuamente con estos átomos produciendo resistencia a su movimiento.

 Sin embargo, a medida que bajamos la temperatura las oscilaciones de los átomos disminuye y la resistencia al movimiento también; y por debajo de una temperatura crítica propia del material (Tc) los electrones ya no chocan con los átomos que forman la red debido a que no se mueven y, por tanto los electrones se desplazan mueven libremente por él, sin ninguna resistencia a su paso.  

El efecto Meissner-Ochsenfe
  Hay dos características que definen a un superconductor. Una es la resistencia cero al paso de la corriente. La otra es el efecto Meissner-Ochsenfe. Este efecto consiste en que si se introduce una esfera hecha de un material superconductor en un campo magnético constante y esta se enfría por debajo de su temperatura crítica el flujo magnético es expulsado de la esfera. Este fenómeno permite, por ejemplo, que un imán levite sobre un superconductor.

           

                 Variación de las líneas de campo magnético                     Superconductor levitando sobre imán

                             debida al efecto Meissner-Ochsenfe                        

Aplicaciones a la superconductividad    
  Aunque hoy día es imposible conseguir un superconductor a temperatura ambiente, y por lo tanto no son viables para un uso masivo, se han descubierto materiales cuya temperatura crítica es lo suficientemente alta como para que sea viable enfriar el material con productos como el nitrógeno líquido. Esto permite su uso en ciertas  áreas en las que las características únicas de los superconductores dan más beneficios que gastos. Algunas pueden ser:
-  Fabricación de potentes electroimanes
-  Construcción de aparatos de resonancia magnética nuclear
-  Intervienen en el funcionamiento de un acelerador de partículas
-  Se han usado en la fabricación de circuitos digitales y filtros de radiofrecuencia y microondas para estaciones base de telefonía móvil  
  En un futuro si se descubre un material que sea superconductor a temperatura ambiente, se podía aplicar a las redes eléctricas, y puesto que la resistencia al paso de la corriente en un superconductor es igual a cero, se aprovecharía la gran parte que se pierde hoy en día en forma de calor, con las consecuencias económicas y medioambientales que conlleva.

El proyecto Midas
  Tras el descubrimiento en 1987 por Karl Alexander Müller y Johannes Georg Bednorz de los superconductores de alta temperatura, (un tipo de material cuya temperatura crítica es superior a 77K, de forma que se podría llegar a su temperatura crítica enfriándolo con nitrógeno líquido en vez de helio líquido, que es mucho más caro.), se abrió una nueva línea de investigación a escala mundial. Se esperaba que la mejor comprensión del fenómeno y el posible hallazgo de materiales superconductores al aire libre revolucionaran los sistemas de redes eléctricas, entre otros muchos ámbitos.
  A esta corriente se sumó España en el año 1989 con el proyecto Midas. Este proyecto estuvo financiado en su día con 375 millones de pesetas (2.25 millones de euros) las cuales fueron cedidas por las diferentes compañías electicas de España. Es conveniente resaltar que estas inversiones se realizaron en un campo en el que no se esperaban descubrimientos inmediatos. Sin embargo los fondos de ese sistema se dedicaban especialmente a líneas de investigación que eran prometedoras para las empresas, a las que interesaba especialmente la reducción de pérdidas en la distribución de electricidad y el aprovechamiento de campos magnéticos intensos en los materiales superconductores.

Escribe: Víctor V. (alumno de 3º ESO)
REVISA, EDITA Y CORRIGE: Carlos G. B. (profesor y propietario de este blog)
INICIADO: Madrid, 15-2-2012
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LOS ELEMENTOS... SEGÚN LOS FIlÓSOFOS GRIEGOS

En la antigüedad, hemos podido saber, que no solo los griegos, sino, muchos pueblos y civilizaciones de esta época utilizaban un grupo de elementos, que concretaré más adelante.

  Hoy en día, sabemos que no es cierto lo que estos antiguos pueblos afirmaban. Sin embargo, los griegos son una civilizacion que ha demostrado a lo largo de la historia su amor por el saber y la cultura. Por lo tanto, no decían lo primero que se les venía a la cabeza, y tenían razones, por las que pensar y afirmar su teoria sobre los elementos. Uno de los númerosos ejemplos en los que se podrían haber basado es este: si se quema una rama se podrá observar como al rato, un poco de savia se desprenderá o empezara a burbujear en el trozo de rama que queda sin chamuscarse; además saldrá humo; la zona chamuscada se convertirá en ceniza y no nos olvidemos de la propia llama que es la que esta provocando todos estos fenómenos.

  Si nos fijamos, en el anterior ejemplo tenemos los elementos de los antiguos griegos:

- TIERRA (la ceniza)
- AGUA (la savia)
- AIRE (el humo)
- FUEGO (la llama)

  A estos principales algunas civilizaciones y personas, entre ellas, Aristóteles, añadía el Éter. Este es una sustancia invisible, que se creía un fluido que ocupaba todos los espacios vacíos, que era extremadamente ligera y su movimiento natural era circular, contrario a los otros cuatro elementos, cuyo movimiento es rectilíneo. Según Aristóteles, era el éter el que formaba las estrellas.

  Volviendo a los elementos principales, podemos observar que estos, estan más relacionados con los estados en que se presenta la materia que con los elementos químicos que conocemos hoy en día. Así, el agua correspondería al líquido, el aire, al gaseoso, la tierra al sólido y el fuego (algo más subjetivo) a la energía.

  Remontándonos en la historia, podemos ver de dónde proceden y quien inventó estas teorías. Como ya he dicho fue en Grecia pero estas teorias no corresponden a un solo cientifico sino que fueron varios. Destacan Tales de Mileto (agua), Anaxímedes (aire), Heráclito (fuego) y Jenófanes (tierra). Sin embargo, hacia el año 450 a.C fue Empédocles quien unificó estas cuatro teorías en una.

  Estos famosos elementos se han utilizado en distintas ocasiones y para distintas cosas. Así fueron utilizados por los pitagoricos, por oculistas, para describir el cuerpo humano, e incluso el compositor Robert Steadman, ya en el siglo XX les dedicó una sinfonía a los elementos, también llamados "Sólidos Platónicos".

Escribe: Laura N. L. (alumna de 3º ESO)
REVISA, EDITA Y CORRIGE: Carlos G. B. (profesor y propietario de este blog)
INICIADO: Madrid, 15-2-2012
REVISADO: Madrid, 15-2-2012

DIAGRAMAS DE FASES

En general, se llama diagrama de fases de una sustancia a cualquier representación gráfica que muestre cuáles son sus fases estables dependiendo de las condiciones físicas en las que se encuentre.

Ejemplo.- Sabemos que el agua puede ser líquida entre 0 ºC y 100 ºC, pero, ¿puede ser quizás gaseosa en ese intervalo de temperatura? La respuesta es sí, ¡claro que sí! Lo sabes, aunque puede que no te hayas fijado: es conocido que existe vapor de agua en el __________________ a temperatura ____________. Este ejemplo nos enseña que las cosas no son tan sencillas como las hemos aprendido en nuestra clase elemental de Física y Química. Si te preguntan cómo es el agua a 25 ºC, la respuesta "líquida" no es la única correcta. También puede ser gaseosa, no hay problema en principio.

En los diagramas de fases de sustancias puras se suelen considerar dos variables físicas: la presión P y la temperatura T. Al grano. La figura siguiente muestra el diagrama de fases del agua. Es un diagrama simplificado, pero vale (y nos sobra) para empezar.

Diagrama de fases del agua pura

Se acostumbra a poner la temperatura en el eje de abscisas y la presión en el eje de ordenadas. ¿Qué se observa? Se observan tres líneas que parten de un mismo punto y que dividen el gráfico en tres zonas. Cada zona corresponde a uno de los tres estados de agregación del agua. Las líneas son los puntos de equilibrio de fases. No nos será sencillo explicarlo, pero vamos a intentarlo.

Escribe: Pablo I. (alumno de 3º ESO)
REVISA, EDITA Y CORRIGE: Carlos G. B. (profesor y propietario de este blog)
INICIADO: Madrid, 14-2-2012
REVISADO: Madrid, 15-2-2012

EXAMEN DE MAÑANA

Está actualizado el tema 3. Mirad a la derecha. Hay un enlace a los temas 3 y 4:

Tema 3, 4.- TEORÍA CINÉTICA, LEYES DE LOS GASES