1. Introduccin Cuando estudiamos termodinmica, una buena parte
del tiempo la dedicamos al estudio de las relaciones que son
capaces de generar un cambio de energa en el sistema. Dentro de
este estudio, los parmetros intensivos y extensivos son un tema de
vital importancia, sabiendo diferenciar que parmetro es intensivo y
cual es extensivo, somos capaces de describir cual ser el aporte de
trabajo de cierto fenmeno al sistema. Desafortunadamente, no
siempre resulta evidente cual es el parmetro intensivo y cul es el
extensivo. Este problema ocasion que el estudio de un cuerpo en
presencia de un campo elctrico, o de uno magntico, no fuera
realizado al mismo tiempo en que se desarroll la termodinmica.
En el anlisis termodinmico, una de las principales cuestiones de
inters es el estudio del cambio de energa del sistema, estos
cambios los describimos mediante relaciones matemticas. Para
determinar estas relaciones inevitablemente hay que determinar que
parmetros interactan en los sistemas, pero distinguir estos
parmetros resulta un tanto complejo diferenciar entre que es
intensivo y extensivo ya que no es obvia su diferencia. Asi pues
muchos sistemas fueron descritos de otra forma tomando en cuenta
teoras particulares que ayudaran a entender su comportamiento y su
relacin con los parmetros termodinmicos. A continuacin se abordaran
3 ejemplos simples pero ilustrativos de sistemas termodinmicos de
este tipo.Dado un sistema determinado en equilibrio termodinmico,
es posible realizar un anlisis de ste cuando se le aplica un campo
elctrico, magntico, o ambos. Las relaciones obtenidas tendrn que
ver tanto con la magnitud de los campos aplicados, como con las
propiedades intrnsecas del material.
En la cotidianidad es muy comn encontrarse con sistemas
sometidos a campos elctricos y/o magnticos, as que es importante el
estudio de estos desde un punto de vista termodinmico.Lo primero
que nos interesa es conocer la materia respecto al punto de vista
electromagntico. En la aplicacin actual resulta de mucho inters las
propiedades magnticas de los materiales, ya que estas son
tremendamente tiles. Los electrones de cualquier elemento tienen un
momento magntico y el material en general tiene un momento magntico
resultante. Existen 2 tipos de materiales aquellos que en ausencia
de un campo magntico externo tienen un momento resultante es nulo y
aquellos en los que no es nulo. Cuando sometemos el material a un
campo magntico externo en un material con momento resultante no
nulo, pueden suceder dos cosas: El material orienta sus partculas
de forma paralela al campo aplicado, a este efecto singular es
conocido como magnetizacin, sin embargo al retirarse el estmulo
externo estas recuperan su orientacin. Una vez magnetizados estos
tienen a conservar la alineacin inducida por mucho tiempo.Al primer
tipo se les conoce como materiales paramagnticos, al segundo como
materiales ferromagnticos y al otro tipo se le conoce como material
diamagntico. De manera prctica algunos de estos efectos son
difciles de detectar, por lo que se determinaron propiedades de la
materia para determinar su clasificacin magntica, las principales
son: La susceptibilidad magntica.- Es una constante adimensional
que indica el grado de magnetizacin. Se representa como
Permeabilidad magntica.- Es la capacidad de dejar pasar a travs de
ella campos magnticos. Se representa con la letra: El estudio de
los materiales ferromagnticos es ms complejo, pero se tratar de
ilustrar como un sistema termodinmico simple al material
paramagntico. Al introducir un material paramagntico en un campo
magntico este se magnetiza ligeramente paralelo al campo esto es
porque la permeabilidad magntica es muy prxima a la unidad. De
manera microscpica este fenmeno se interpretara como la tendencia
de los dipolos al alinearse con el campo y al ser un material
paramagntico esta orientacin se ve alterada por las vibraciones de
la red cristalina. De forma macroscpica la interpretacin es ms
sencilla ya que solo nos interesa el momento magntico total. La
magnetizacin del material se mide en unidades de polo centmetro.
Ahora bien si colocamos una unidad de polo y la sometemos a un
campo magntico, habr un movimiento de cargas libres a este
movimiento se le conoce como excitacin magntica. Superficialmente
estas ejerceran una fuerza sobre el material, si la fuerza fuera
equivalente a una dina la interaccin seria descrita por tambin
conocido como Oersted (Oe). Ahora bien tradicionalmente para los
sistemas termodinmicos consideramos como coordenadas principales a
la presin, volumen y la temperatura. Pero en el manejo de
materiales paramagnticos esto cambia un poco, por lo general las
interacciones se hacen en condiciones atmosfricas constantes y las
interacciones producen cambios de volumen despreciables, por lo que
los parmetros de presin y volumen no resultan de inters para
describir al solido paramagntico, pero la temperatura persiste como
un parmetro de gran inters. Entonces de manera prctica se puede
hacer uso de solo 3 variables termodinmicas (mencionadas
anteriormente) para describir el estado de equilibrio de un slido
paramagntico: La magnetizacin medida en polo centmetro. La
temperatura en la escala de los gases perfectos La excitacin
magntica medida en Oe La imanacin de muchos solidos se describe
como la razn de la excitacin magntica a la temperatura. Para
valores pequeos de esta razn la funcin toma una forma muy
sencilla:
La relacin resulta bastante Este tipo de sistemas no pareciera
de gran inters para un anlisis termodinmico y hasta cierto punto
algo simple, sin embargo las propiedades paramagnticas de la
materia tienen gran versatilidad en termodinmica, un ejemplo de su
uso son los refrigeradores magnticos, ya que este tipo de material
permite obtener temperaturas extremadamente
bajas.Fuentes:http://fisica.ciencias.uchile.cl/~gonzalo/cursos/termo_II-04/seminarios/alumnos/Elec_Mag_LHuissier-Pinto04.pdfhttp://www.cec.uchile.cl/cinetica/electro/caps/cap5.pdf
