Conceito de permeabilidade, unidades, fatores, exemplos

O permeabilidade É a capacidade de um material permitir que um fluxo o atravesse, seja por seu longo ou largo. Agora, o fluxo pode ser de qualquer tipo: líquido, gasoso, elétrico, magnético, calórico, etc. No que diz respeito à química e engenharia, os fluxos geralmente são líquidos ou gases; Enquanto estão em física, são linhas de um campo elétrico ou magnético.

Em relação a este último ponto, se fala de uma permeabilidade magnética, indicada pelo símbolo μ. Para que um material seja permeável a um fluxo, ele deve passar por uma mudança momentânea induzida pelo fluxo em questão ou ser capaz de modificar o fluxo em si mesma.

Permeabilidade do campo magnético através dos materiais. Fonte: Marled, Capyions franceses removidos por [1]/cc por (https: // criativeCommons.Org/licenças/por/1.0)

Na imagem superior, as permeasidas magnéticas de três materiais são comparadas. B é a densidade do fluxo magnético, representado pelo número de linhas. H é a intensidade do campo magnético externo ao redor do material. Observa -se, portanto, que o material azulado não é muito permeável, enquanto amarelo e rosa são em maior extensão.

O material rosa é o mais permeável do ponto de vista magnético, porque é o mais magnetizado. Portanto, ocorre um aumento no campo magnético através dele (b >> h).

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Unidades

A unidade de permeabilidade magnética é o henry por metro, h/m o n · a². Sua fórmula é:

μ = b/h

Isso é sobre a permeabilidade magnética. Mas o que é mais permeabilidade material? Como o de um fluxo líquido que tenta se mover pelos poros de uma sólida ou de uma membrana.

Por exemplo, a permeabilidade das rochas que compõem os depósitos de óleo. Para esses tipos de fenômenos, a unidade C é usada.g.s. chamado Darcy, D (9.86923 · 10^-23 m²).

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A Unidade D é especialmente reservada para ciências geológicas e a indústria de petróleo, especialmente quando se refere à perfuração de reservatórios de petróleo bruto.

Permeabilidade relativa

Voltando à permeabilidade magnética, um material será mais permeável que o outro se seu valor de μ_r é maior. Por sua vez, esse valor indica como o material é permeável ao vazio. Para que se μ_r É maior que 1, significa que o material é magnetizado e é muito permeável às linhas de campo magnéticas.

Por outro lado, se μ_r É menor que 1, significa que sua magnetização afeta ou reduz as linhas de campo magnéticas. Pode -se dizer que este material é "semipermeável" para o campo magnético. Enquanto isso, um μ_r igual ou muito próximo de 1, observa que o campo magnético atravessa o material sem perturbar, como acontece no vácuo.

Os valores de μ são muito variáveis ​​para o mesmo material; portanto, a permeabilidade relativa é preferida ao comparar dois ou mais materiais entre si.

Fatores que determinam a permeabilidade

Afinidade pelo fluxo

Para que um material seja permeável, ele deve permitir que o fluxo em questão viajasse por ele. Da mesma forma, o material deve experimentar uma mudança, mesmo que leve, em suas propriedades por causa desse fluxo. Ou visto de outra forma, o material deve modificar ou perturbar o fluxo.

Na permeabilidade magnética, um material será mais permeável que o outro se sua magnetização for maior ao experimentar o campo magnético externo.

Enquanto isso, em uma permeabilidade material, mais típica da engenharia, é necessário que o material seja "molhado" do fluxo. Por exemplo, um material será permeável diante de um determinado líquido, para dizer água, se sua superfície e interstícios conseguirem umedecer. Caso contrário, a água nunca viajará pelo material. Muito menos se o material for hidrofóbico e sempre permanecer seco.

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Essa "afinidade" do material para o fluxo é o principal fator que determina se será ou não permeável em primeira instância.

Tamanho e orientação dos poros

Deixando de lado a permeabilidade magnética, a permeabilidade de materiais em relação a líquidos ou gases depende não apenas da afinidade do material devido ao fluxo em si, mas também do tamanho e orientação dos poros.

Em conta, os poros são os canais internos para os quais o fluxo viajará. Se forem muito pequenos, o volume mais baixo passará pelo material. Da mesma forma, se os poros forem orientados em uma posição perpendicular à direção do fluxo, seu deslocamento será mais lento e ferido.

Temperatura

A temperatura desempenha um papel importante na permeabilidade dos materiais. Isso afeta a maneira como os materiais são magnetizados e também como líquidos e gases se movem dentro deles.

Geralmente, a uma temperatura mais alta, maior permeabilidade, à medida que a viscosidade dos fluidos diminui e aumenta a velocidade com que os gases são propagados.

Intensidade do fluxo

A permeabilidade magnética é afetada pela intensidade do campo magnético. Isso também é verdade para os fluxos fluidos e gase, nos quais sua intensidade é definida pela pressão que o fluxo exerce na superfície do material.

Exemplos de permeabilidade

Chão

A permeabilidade magnética do solo depende de sua composição de minerais e de seus tipos de magnetismo. Por outro lado, sua permeabilidade líquida varia de acordo com o tamanho de seus grãos e suas disposições. Observe, por exemplo, o seguinte vídeo:

Compara a permeabilidade para diferentes sólidos. Observe que a argila, por ter os menores grãos, é o que menos permite que a água a atravesse.

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Da mesma forma, deve -se notar que a água que sai está nublada porque molhou os respectivos sólidos; exceto pelas pedras, porque os interstícios entre eles eram muito grandes.

Vazio

A permeabilidade magnética do vácuo é de cerca de 12.57 × 10^-7 H/m, e é indicado como μ₀. As permeabilidades dos materiais ou meios de propagação, μ, são divididos entre esse valor para obter μ_r (μ/ μ₀).

Ferro

Do exemplo de ferro, será discutido exclusivamente sobre a permeabilidade magnética. Para este metal em seu estado puro (99.95%), seu μ_r é 200.000. Isto é, as linhas de campo magnéticas são transmitidas duzentas mil vezes mais intensas através do ferro do que em um vácuo.

Água

A permeabilidade relativa da água é 0.999 992. Isto é, dificilmente difere do vazio em relação à propagação do campo magnético.

Cobre

O μ_r de cobre é 0.999 994. É praticamente quase o mesmo que o da água. Porque? Como o cobre não é magnetizado e não está fazendo isso, o campo magnético não aumenta através dele.

Madeira

O μ_r da madeira é 1.000 000 43. É praticamente o mesmo que o vácuo, porque a madeira sofrerá magnetizações desprezíveis por causa de suas impurezas.

Referências

1. Whitten, Davis, Peck e Stanley. (2008). Química. (8ª ed.). Cengage Learning.
2. Wikipedia. (2020). Permeabilidade (eletromagnetismo). Recuperado de: em.Wikipedia.org
3. Simulação de fluxo. (2018). O que é permeabilidade? Recuperado de: calculadora.org
4. Evan Bianco. (27 de janeiro de 2011). O que é um darcy? Recuperado de: agilecientífico.com
5. Serway, r., Jewett, J. (2008). Física para Ciência e Engenharia. Volume 1. 7º. Edição. México. Editores de aprendizado do Cengage.
6. Os editores da Enyclopaedia Britannica. (6 de maio de 2020). Permeabilidade magnética. Encyclopædia britannica. Recuperado de: Britannica.com
7. Damien Howard. (2020). O que é permeabilidade magnética? - Definição e exemplo. Estudar. Recuperado de: estudo.com