1. Tema: Ferrofluidos2. Objetivo:-Comprender los campos
magnticos as como su efecto en los ferrofluidos.3.
Justificacin:
4. Materiales:-Tner-Aceite Vegetal-Imn de
neodimio-Recipiente
5. Procedimiento:Mezcla el tner con el aceite vegetal a una
relacin 5:3 (Por cada 5 unidades de tner necesitas 3 unidades de
aceite vegetal), mezclar hasta tener un liquido con una
consistencia similar a la de la leche. Una vez que se logra esta
consistencia solo se necesita acercar el imn al liquido, y se podr
ver como el liquido incrementar su viscosidad y le aparecern una
especie de espinas en la parte superior.
6. Marco Terico:
Los fluidos magnticos o ferrofluidos son pequeas partculas
magnticas coloidales inmersas en un lquido, portador, como por
ejemplo kerosene, decalin o agua. Las partculas tienen un dimetro
promedio de 10nm y estn cubiertas por un surfactante, como por
ejemplo cido oleico o hidrxido de tetrametilamonio, el cual debe
ser adecuado al lquido portador. Las partculas se comportan como un
solo dominio magntico y por ende se pueden tratar como pequeos
imanes trmicamente agitados en el lquido portador.En ausencia de
campo magntico, los momentos magnticos de las partculas
ferromagnticas estn orientadas al azar, por lo que el fluido no est
magnetizado. En cuanto se aplica un campo magntico al fluido, las
partculas se alinean rpidamente siguiendo las lneas del campo.
Esculpiendo un campo magntico a medida, se puede controlar de forma
precisa la posicin de cada partcula del ferrofluido, ya que las
partculas tienden a moverse hacia los lugares con mayor flujo
magntico. Aumentando o disminuyendo la intensidad del campo se
modifica la fuerza que sujeta al fluido en una posicin dada, lo que
en la prctica significa que se pueda vencer el peso de ms o menos
cantidad de fluido.Esta apariencia de pas es lo que se conoce como
patrn corrugado: una sucesin de picos y valles en todas
direcciones. El patrn corrugado tiene una explicacin fsica
relativamente sencilla. En la naturaleza, todos los sistemas
tienden a estar en su estado de mnima energa. Por ejemplo, el agua
de un embalse tiene una gran energa potencial debido a su altura.
Cuando se abren las compuertas, el agua tiende a disminuir su
energa potencial, es decir, a caer, disminuyendo su altura. En los
ferrofluidos el campo magntico se concentra en los picos; dado que
el fluido se magnetiza ms fcilmente que el aire, el campo prefiere
discurrir a travs del fluido, y esto provoca que los picos se
extiendan por el espacio tanto como sea posible. La formacin del
patrn corrugado est limitada por la fuerza gravitatoria y la tensin
superficial. El sacar fluido de los valles y elevarlo hasta los
picos, incrementndose adems la superficie total, tiene un coste
energtico.Estas sustancias al estar en contacto con un campo
magntico estn sujetas a lo que se conoce como Inestabilidad bajo
campo normal que es un cambio espontaneo y regular formando una
configuracin hexagonal de agujas en el cual el liquido tiene un
comportamiento de solido al disminuir el efecto de la gravedad
gracias al campo magntico.
Propiedades Magnticas
Como todos los compuestos ferromagneticos, estos fluidos tienen
la caracterstica de perder sus propiedades magnticas a cierta
temperatura llamada Temperatura de Curie la cual se toma en cuenta
para la Ley de Curie M=CH/T donde M es la magnetizacin resultante,
B es la induccin magntica (teslas), T es la temperatura absoluta y
C es la constante de Curie (temperatura).
Propiedades de Fluido
Como todos los lquidos, los ferrofluido estn regidos bajo la
ecuacin de Bernoulli, la diferencia es que se le agrega el parmetro
del magnetismo lo cual crea ms relaciones entre el magnetismo y las
partes ya existentes (presin, energa cintica y potencial). La
ecuacin nos dice: p + p/2(v^2) + gh 0 MH = const, en donde pgh es
la Energa potencial, p es la densidad, p/2(v^2) es la energa
cintica y 0 MH es la densidad de la energa magntica. Segn esta
ecuacin y ya que la densidad es constante por ser un coloide, la
suma de la energa magntica y la presin son constantes en cualquier
parte del fluido siempre y cuando este en reposo, es decir la
energa cintica sea 0.
Campo Electromagntico
En presencia de una carga elctrica se producen campos elctricos
que ejercen fuerzas sobre las otras cargas del campo. Cualquier
conductor elctrico cargado genera un campo elctrico asociado. Los
campos magnticos se originan por el movimiento de cargas elctricas.
La intensidad de los campos se mide en amperios por metro (o
teslas). Cuanto mayor sea la intensidad de corriente mayor ser la
intensidad del campo magntico y al igual que los campos elctricos,
la intensidad es mayor en los puntos cercanos al origen y menor
conforme aumenta la distancia desde la fuente.
APLICACIONES
1. Aguja lquida: Se forma una estructura piramidal con base
circular en donde la mayora de las partculas se encuentran en el
extremo en donde se forma la carga elctrica mientras que la menor
se encuentra en el extremo opuesto. 2. Bsqueda del punto de Curie:
Se coloc un imn sobre el lquido y se observo la estructura tpica de
un ferrofluido, luego de elevar la temperatura esta forma de picos
hexagonal se perdi al igual que las propiedades paramagnticas del
fluido. 3. Laberintos magnticos: Se observ como la gravedad juega
un papel importante en la separacin de los lquidos pero gracias a
la fuerza magntica sobre las partculas dentro del mismo
contrarresta la fuerza de gravedad y provoca una serie de formas
dependiendo la posicin en donde se site el imn y dado un tubo de un
material no magntico que contiene dos lquidos no miscibles, uno es
el ferrofluido y otro menos denso, se observa como el ferrofluido
puede funcionar como un tapn en presencia de un campo magntico. 4.
Flotando en lquido: En este experimento observaremos que un objeto
no magntico como lo es una esfera de cristal puede situarse en
contra de la fuerza de gravedad en medio de un lquido gracias a la
fuerza que ejercen los imanes y la presin del ferrofluido.
7. Conclusiones:En los ltimos aos se han desarrollado mtodos
para preparar ferrofluidos cuyas propiedades fsicas se han
estudiado con detalle. Ya se han introducido algunas aplicaciones
tecnolgicas de los ferrofluidos y hay muchas otras en perspectiva.
Los ferrofluidos constituyen la base de nuevas e ingeniosas tcnicas
en numerosos campos de aplicacin. Se trata de un coloide que puede
tener numerosas aplicaciones, an hoy desconocidas.
8. Recomendaciones:
9. Bibliografa:
Ronald E. Rosenzweig. Fluidos Magnticos. En: Investigacin y
Ciencia. Barcelona. No.75, diciembre de 1982. Pg. 62 71.
K.H.J. Buschow. Handbook of Magnetic Materials Volumen 16
http://fluidos.eia.edu.co/hidraulica/articuloses/conceptosbasicosmfluidos/magneticos/index.html
http://bibliotecadigital.ilce.edu.mx/sites/ciencia/volumen2/ciencia3/056/htm/sec_7.htm
http://es.wikipedia.org/wiki/Ferrofluido
