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Péndulo de Curie. (20 octubre 2017) Claudia Ramona Álvarez Pereira.
R esumen esumen — Un Un péndulo de Curie es una sencilla máquina térmica basada en la pérdida de las propiedades ferromagnéticas de un material al alcanzar el punto o te mperatura de Curie demostrando asi la perdida de propiedades magneticas por accion del calor a una cierta temperatura donde se obserba que varia atraves del tiempo hasta perder con totalidad sus caracteristicas magneticas hasta volver a su temperatura normal donde vuelve a la recuperar sus propiedades ferromagneticas en este caso se realiza para un determinado material ferroso (niquel)
⃗ es la constante específica del
material (constante (constante de
Curie).
V. I NTRODUCCIÓN L péndulo de Curie es una s máquina térmica en la que se puede observar la perdida de propiedades ferromagnéticas de un material al alcanzar el punto o temperatura de Curie. La temperatura de Curie (en ocasiones punto de Curie). Lleva el nombre del físico francés Pierre Curie, que la descubrió en Palabras claves — electromagnetismo, electromagnetismo, magnetismo, ferr ferr omagnet gnetismo ismo, pa parama ramagnét gnético 1895.Esta es la temperatura por encima de la cual un cuerpo ferromagnético ferromagnético pierde su magnetismo, comportándose como un I. OBJETIVOS material puramente paramagnético. La temperatura de Curie, tiene una relación muy estrecha con el efecto piezoeléctrico en Objetivo general: Investigar y construir un péndulo de Curie para el posterior cristales, dicha relación ocurre en determinados cristales que, al estudio del comportamiento y características que presente el ser sometidos a tensiones mecánicas, en su masa adquiere una polarización eléctrica y aparece una diferencia de potencial y experimento. cargas eléctricas en su superficie. Los cuales carecen de centro Objetivos específicos: Estudiar los fenómenos de campo electromagnético, calor y de simetría. Una compresión o un cizallamiento provocan disociación de los centros de gravedad de las cargas eléctricas, como afectan las mismas a la moneda de níquel. Comprobar cómo afecta el calor en la perdida de propiedades tanto positivas como negativas. Como consecuencia, en la masa aparecen dipolos elementales y, por influencia, en las ferromagnéticas ferromagnéticas en el péndulo de Curie enfrentadas surgen cargas de signo opuesto Ampliar el conocimiento sobre las propiedades ferromagnéticas superficies enfrentadas y otros fenómenos que presenta el experimento. II. ÁREAS DE ESTUDIO Magnetismo, electromagnetismo, temperatura. III. R ELACIÓN ELACIÓN TEÓRICO-PRÁCTICO DEL PROYECTO CON LA MATERIA Y CON LA INGENIERIA:
El presente proyecto tiene relación con la física por medio del electromagnetismo, el conocimiento científico de la relación entre el calor y magnetismo da lugar al estudio del comportamiento de los fenómenos presentados durante la temperatura Curie. Esta teoría se utiliza en la ingeniería para reconocer como afecta la temperatura en un material ferromagnético ferromagnético y en otras áreas. IV. NOMENCLATURA ⃗
es la magnetización magnetización resultante.
⃗
es la inducción inducción magnética, medido medido en teslas. teslas.
⃗ es la temperatura absoluta, en kelvin.
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V. MARCO TEORICO A. Historia.
Pierre Curie descubrió, junto a su hermano Jacques, el efecto piezoeléctrico en 1895 en cristales, cristales, estableciendo estableciendo que la susceptibilidad susceptibilidad magnética de las sustancias paramagnéticas depende del inverso de la temperatura, es decir, que las propiedades magnéticas magnéticas cambian en función de la temperatura. En todos los ferromagnéticos encontró un descenso de la magnetización hasta que la temperatura llegaba a un valor crítico, llamada temperatura temperatura de Curie (Tc), donde la magnetización se hace igual a cero; por encima de la temperatura de Curie, los ferromagnéticos ferromagnéticos se comportan como sustancias paramagnéticas
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para alcanzar el ferromagnetismo Al someter un material ferromagnético a un campo magnético intenso, los dominios tienden a alinearse con éste, de forma que aquellos dominios en los que los dipolos están orientados con el mismo sentido y dirección que el campo magnético inductor aumentan su tamaño. Los materiales paramagnéticos están constituidos por átomos y moléculas que tienen momentos magnéticos permanentes ("dipolos" magnéticos) incluso en ausencia de campo. Estos momentos magnéticos tienen su origen en los espines de electrones desapareados en los orbitales moleculares presentes en muchos metales y materiales paramagnéticos
Fig. 1. Magnetización de un material paramagnético en función de la temperatura
B. Relación experimental:
La ley indica que los materiales paramagnéticos tienden a volverse cada vez más magnéticos al aumentar el campo aplicado, y cada vez menos magnéticos al elevarse la temperatura. La relación fue descubierta experimentalmente por Pierre Curie en 1896. Sin embargo, la Ley sólo es aplicable a temperaturas elevadas o campos magnéticos débiles, ya que falla en la descripción del fenómeno cuando los momentos magnéticos se hallan alineados; es decir, cuando nos acercamos a la saturación magnética. En este punto, la respuesta del campo magnético al campo aplicado deja de ser lineal. Llegado al punto de saturación, la magnetización es la máxima posible y no crece más, independientemente de que se aumente el campo magnético o se reduzca la temperatura. C. Temperatura de Curie:
En un material ferromagnético dado, el orden de largo alcance desaparece abruptamente a una cierta temperatura, que se llama temperatura de Curie del material. La temperatura de Curie del hierro es de unos 1043ºK. La temperatura de Curie da una idea de la cantidad de energía que se necesita para romper la ordenación de largo alcance en el material. A 1043ºK, la energía térmica es aproximadamente 0,135 eV en comparación con alrededor de 0,04 eV a temperatura ambiente D. Ferromagnetismo y paramagnetismo:
El ferromagnetismo es un fenómeno físico en el que se produce ordenamiento magnético de todos los momentos magnéticos de una muestra, en la misma dirección y sentido. Un material ferromagnético es aquel que puede presentar ferromagnetismo. La interacción ferromagnética es la interacción magnética que hace que los momentos magnéticos tiendan a disponerse en la misma dirección y sentido. Ha de extenderse por todo un sólido
Fig. 2. Determinación de la dirección de un campo magnético usando aplicando la ley de Curie
E. Motor termo-magnético:
Es un tipo de motor que funciona con cuerpos ferromagnéticos, es decir, con cuerpos que son atraídos por algún imán y que conforme sube la temperatura de este cuerpo se va disminuyendo su magnetismo hasta lograr llegar a un punto de paramagnetismo. el imán al no poder atraer este cuerpo busca otro cuerpo ferromagnético y sigue con su función.
VI. MONTAJE DEL PROTOTIPO A. Procedimientos utilizados
Obtener primeramente una base en este caso una base de madera limpia Colocar sobre ella un soporte en forma de de una L invertida que apoye al imán el cual atraerá al material ferromagnético Sobre la parte superior del soporte colocar un alambre con el cual se sujetará el material ferromagnético Colocar debajo de ellas una vela que es la que al encenderla aplicara el calor sobre el material ferromagnético Por ultimo encenderé la vela para que comience a aplicar el calor y así poder observar el efecto causado por la misma.
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VII. CONCLUSIONES B. Funcionamiento
Tenemos un material ferromagnético que está colgada de un hilo de cobre de forma que es atraída por un imán. Ponemos una fuente de calor debajo de la moneda(vela) y esperar cierto tiempo para que este alcance la temperatura de Curie, donde esta se despegara del imán por acción del calor que fue aplicado, con lo que se aleja de la llama de la vela y por tanto su temperatura baja. En el momento en que la temperatura de la moneda de níquel baja del punto de Curie, vuelve a adquirir propiedades ferromagnéticas y es atraída de nuevo por el imán, esto se puede observar de manera repetida tantas veces se quiera realizar el experimento ya que es considerado sencillo la también se pude observar los diferentes comportamientos a medida del tiempo y con otros tipos de materiales ferromagnéticos y se tendría un resultado no aproximado pero un comportamiento casi igual donde se aplicaría las mismos pasos para poder obtener los fenómenos anteriormente mencionados.
Mediante el presente proyecto se pudo aplicar los conocimientos teóricos en la práctica, comprender la interacción de los campos magnéticos en un material ferroso y como afectan éstos al ser aplicados al calor, además se ha estudiado el comportamiento de los mismo durante un periodo de tiempo determinado. También se pudo constatar con este experimento que se puede dar conocer la ley dada a conocer por el físico francés Pierre Curie sobre como la temperatura afecta el magnetismo Se demuestra el efecto magnético cuando este está a cierta temperatura, es decir, en todos los ferromagnéticos se encontró un descenso de la magnetización cuando la temperatura está en un estado crítico el efecto magnético baja a cero
R EFERENCIAS [1] Sears Zemansky “Física Universitaria” vol. 2,12Ed.
Resultados: mediante el experimento realizado se
constató que los metales con propiedades magnéticas las pierden al ser calentados.
[2]
Serway-Jewett”Física para ciencias e ingeniería para fís ica moderna” vol2 [2] Internethttp://mural.uv.es/ferhue/2o/labter/p19temperaturacuriemonel [3] https://www.ecured.cu
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VIII. A NEXO E INFOGRAFÍA A. Infografía
Fig. 3 Estructura completa.
1. 2. 3. 4. 5.
Soporte de madera Soporte metalico. vela. iman. Material ferromagnetico(niquel).
Fig. 4 Soporte superior
