Quimica formas de la materia

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EL Superfluido

UN ESTUDIO INVESTIGATIVO

Nombre: Jean Christopher Marín Mena

Sección: 11-3
Clase: Química
Fecha: 10/03/10
Introducción

Las tres formas que puede tomar la materia y las cuales conocemos tradicionalmente y que son las que nos enseñan en las escuelas son: sólido, líquido o gas. El sólido es el estado físico de la materia en el que el elemento conserva su forma ytamaño, el liquido es un estado de la materia intermedio entre los estados sólido y gaseoso; los gases se expanden libremente hasta llenar el recipiente que los contiene, y su densidad es mucho menor que la de los líquidos y sólidos.
El plasma, se considera a veces un cuarto estado de la materia. un conjunto de partículas gaseosas eléctricamente cargadas, con cantidades aproximadamente iguales deiones positivos y negativos, en el que algunos o todos los átomos o moléculas están disociados en forma de iones. Los plasmas están constituidos por una mezcla de partículas neutras, iones positivos (átomos o moléculas que han perdido uno o más electrones) y electrones negativos.
Un quinto estado es el BEC. La condensación de Bose-Einstein (BEC, en sus siglas en inglés) fue predicha, en 1924,por los físicos Satyendranath Bose y Albert Einstein. Bose desarrolló su teoría para los fotones y Einstein lo extendió a todo tipo de bosones en equilibrio térmico en una cavidad. El condensado de Bose-Einstein se forma cuando los átomos son enfriados a temperaturas extremadamente bajas y constituye un estado macroscópico en el que todos los átomos tienen la menor cantidad posible de energía ypueden describirse por la misma función de onda.
El sexto estado de la materia es el superfluido, del cual veremos sus características en este pequeño estudio.
Desarrollo

La superfluidez es el estado de la materia que se caracteriza por la total ausencia de viscosidad, esto quiere decir que no presenta ninguna resistencia al flujo.
El término de superfluido se aplica principalmente a losfenómenos que podemos observar en el helio líquido a temperaturas muy bajas.
Dicho estado de la materia se descubrió por primera vez en el año de en 1937 por un científico ruso llamado Piotr Kapitsa y luego un año después por el físico británico John Frank Allen y unos colaboradores.
Lo que ellos descubrieron fue que el helio líquido al enfriarse a temperaturas por debajo de -270,98ºC (a unas milésimasde grado por encima del cero absoluto), podía fluir sin dificultades a través de orificios extremadamente pequeños, lo cual no lo puede hacer a temperaturas por encima de esta.
Luego comprobaron el hecho de que el helio superfluido creaba una película delgada, de unos 100 átomos de espesor, en las paredes del recipiente en el que estaba y este fluía en contra de la gravedad hacia el borde y sedesbordaba. Esto quiere decir que es capaz de escalar paredes contra la fuerza de gravedad por el grado de fluidez que tiene. La temperatura de 2,17 K se denomina punto lambda (λ) porque la gráfica del calor específico del helio líquido presenta a dicha temperatura un máximo en forma de lambda.
A la presión atmosférica, el helio se licúa a una temperatura de 4,2 K. Entre esta temperatura y elpunto lambda, el helio se comporta como un líquido normal, y se denomina helio I. El helio II es el estado líquido del helio por debajo del punto lambda. Además de la superfluidez, el helio II presenta otros fenómenos poco frecuentes. Su conductividad térmica es elevada, unos tres millones de veces superior a la del helio I. El helio superfluido (helio II) fluye de manera espontánea desde una regiónfría a otra de mayor temperatura; el helio I, en cambio, fluye en sentido opuesto. Además, cuando se induce el flujo de helio superfluido, aparecen espontáneamente diferencias de temperatura en el líquido.
Se cree que el helio II está constituido por una mezcla de átomos superfluidos y átomos normales. La proporción de átomos superfluidos aumenta cuando la temperatura se aproxima al cero...
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