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Los superfluidos

Iniciado por Ladril, 10 de Febrero de 2009, 19:00:38 PM

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Ladril

Muchos habréis oido hablar de los superconductores, materiales con la capacidad de conducir corriente con una resistencia esencialmente nula a bajas temperaturas. Pero hay otro fenómeno bastante parecido que resulta más desconocido: la superfluidez.

En el estudio de fluidos, generalmente se empieza estudiando un caso ideal en el que los fluidos no presentan viscosidad. La viscosidad es la resistencia que presenta un fluido a las deformaciones tangenciales, y es responsable de muchos de los comportamientos que vemos en los líquidos a diario (como el hecho de que cuando echas líquido en algún sitio, este salpique). El estudio de fluidos sin viscosidad da una visión idealizada y errónea de la realidad, y el concepto de un fluido sin viscosidad era tan absurdo y surrealista que se le vino a llamar "agua seca".

Pues bien, el agua seca existe, y recibe el nombre de superfluido.

Este fenómeno es una manifestación macroscópica de un fenómeno cuántico (en el cual no me voy a meter), y se produce principalmente en los isótopos del helio helio-3 y helio-4.
Análogamente a como ocurre con los superconductres, al enfriar el helio podemos alcanzar un punto crítico (solo 2,3 K por encima del cero absoluto) en el cual sufre una mágica transición de fase y se convierte en un superfluido.

Al no tener viscosidad, los superfluidos presentan comportamientos muy curiosos.

Por ejemplo, si introducimos un recipiente en un superfluido del modo que veis en la imagen, el líquido trepará por las paredes y se introducirá en el recipiente hasta que el nivel se iguale al de fuera, y todo esto en un tiempo sorprendentemente breve:



Del mismo modo, si el recipiente ya estaba lleno de superfluido a un nivel superior, este se escapará trepando del mismo hasta igualar el nivel. Y si tenemos el recipiente lleno sin nada alrededor, trepará por los bordes, goteando hasta vaciarse.



Aquí tenéis un video en el que se muestran algunas de esas propiedades.

[youtube=425,350]2Z6UJbwxBZI[/youtube]


gryphonheart

#1
¿Y qué utilidad podrían tener estos fluidos  :o?

Me he quedado un poco anonadado, la verdad X-D. No sé si lo has averiguado por cuenta propia o te lo han enseñado en la facultad, pero yo me hubiese quedado muy sorprendido X-D.

Naturaleza maravillosa.

Ladril

Pues sé que se usan en sistemas de refrigeración, en el LHC por ejemplo. El hecho de que puedan fluir sin viscosidad por cualquier capilar los hace unos extraordinarios conductores del calor. Por otro lado, parece ser que también pueden usarse para reducir (pero que mucho) la velocidad de la luz a través de ellos, lo que seguro que también puede resultar útil. Y mil cosas más que desconoceré.

Yo lo averigué en la facultad, sí. Y ahí los he visto con mis propios ojos.

gryphonheart

Cita de: Ladril en 10 de Febrero de 2009, 20:49:01 PM
Yo lo averigué en la facultad, sí. Y ahí los he visto con mis propios ojos.

Qué suerte. ¿Qué carrera haces?

Ladril

Cita de: gryphonheart en 10 de Febrero de 2009, 20:53:02 PM
Cita de: Ladril en 10 de Febrero de 2009, 20:49:01 PM
Yo lo averigué en la facultad, sí. Y ahí los he visto con mis propios ojos.

Qué suerte. ¿Qué carrera haces?

Física.

Lacan

Qué pasada, macho.

Puede que me equivoque, hace mucho que no leo sobre esto, pero ¿esto era en fermiones lo que el condensado Bose-Einstein para los bosones?
Oh, las vampiresas!

Kuranes

¿pero ese líquido qué es exactamente? ¿cómo se obtiene, si no lo hay en la tierra en estado natural?

Disculpad mi completa ignorancia en ciencias.

Saludos.

Tentacle Sex

Cita de: Kuranes en 10 de Febrero de 2009, 22:27:40 PM
¿pero ese líquido qué es exactamente? ¿cómo se obtiene, si no lo hay en la tierra en estado natural?

Disculpad mi completa ignorancia en ciencias.

Saludos.

¿Helio condensado? De algo me habrá servido tener el vecino que tengo. Aunque seguro que me equivoco...

Kuranes

Cita de: Tentacle Sex en 10 de Febrero de 2009, 22:38:59 PM
Cita de: Kuranes en 10 de Febrero de 2009, 22:27:40 PM
¿pero ese líquido qué es exactamente? ¿cómo se obtiene, si no lo hay en la tierra en estado natural?

Disculpad mi completa ignorancia en ciencias.

Saludos.

¿Helio condensado? De algo me habrá servido tener el vecino que tengo. Aunque seguro que me equivoco...

Y es lo que se usaba para propulsar los dirigibles de modo seguro, como gas, claro.

Aquí hay nivel, Maribel.

Saludos.

Ladril

#9
Cita de: Safer en 10 de Febrero de 2009, 21:54:32 PM
Qué pasada, macho.

Puede que me equivoque, hace mucho que no leo sobre esto, pero ¿esto era en fermiones lo que el condensado Bose-Einstein para los bosones?

De hecho, creo que un superfluido es un condensado de Bose-Einstein...pero esto se sale de lo que yo he llegado a estudiar, así que no puedo decir mucho del tema.

Ladril

#10
Cita de: Kuranes en 10 de Febrero de 2009, 22:27:40 PM
¿pero ese líquido qué es exactamente? ¿cómo se obtiene, si no lo hay en la tierra en estado natural?

Disculpad mi completa ignorancia en ciencias.

Saludos.

Este "líquido" es un estado más de la materia, distinto al estado líquido normal, y se obtiene enfriando el helio muchísimo, solo dos grados por encima de lo que máximo que se pueda enfriar cualquier cosa en el mundo.

Lacan

#11
Cita de: Kuranes en 10 de Febrero de 2009, 22:27:40 PM
¿pero ese líquido qué es exactamente? ¿cómo se obtiene, si no lo hay en la tierra en estado natural?

Disculpad mi completa ignorancia en ciencias.

Saludos.

Creo que se debe a que, como los fermiones no tienen spin entero, no pueden ordenarse perfectamente a medida que los enfrías mucho, como sí pasa con los bosones. Es como si los bosones fueran cubos que se pueden apilar ordenadamente unos con otros cuanto más los enfrías, mientras que los otros se desparraman cada vez más porque no se aguantan.

¿La he cagado mucho, Ladril? X-D
Oh, las vampiresas!

Lacan

Cita de: Ladril en 10 de Febrero de 2009, 22:44:30 PM
Cita de: Safer en 10 de Febrero de 2009, 21:54:32 PM
Qué pasada, macho.

Puede que me equivoque, hace mucho que no leo sobre esto, pero ¿esto era en fermiones lo que el condensado Bose-Einstein para los bosones?

De hecho, creo que un superfluido es un condensado de Bose-Einstein...pero esto se sale de lo que yo he llegado a estudiar, así que no puedo decir mucho del tema.

Yo siempre tenía entendido que la superfluidez es cosa de los fermiones porque nunca llegan a coordinarse con otras partículas, mientras que con los bosones sucede todo lo contrario.

El Bose-Einstein se comporta como un átomo gigante, por así decir.
Oh, las vampiresas!

Ladril

#13
Cita de: Safer en 10 de Febrero de 2009, 22:51:47 PM
El Bose-Einstein se comporta como un átomo gigante, por así decir.

Exacto. Pero según yo tengo entendido, precisamente a esto se debe la superfluidez. Al bajar la temperatura, todos los átomos pasan al estado fundamental, sin interactuar los unos con los otros. La longitud de onda de sus funciones de onda van haciendose más grandes hasta que las ondas se solapan,formando una "función de onda gigante" para todo el líquido, es decir, lo que tú dices del átomo gigante.

Como están en el estado fundamental, no existen fuerzas de fricción entre los átomos, y de ahí la viscosidad nula.




De Wikipedia:

La superfluidez es otro ejemplo de condensado. El Helio cuando se enfría se licúa, si seguimos enfriando los átomos de Helio (que son bosones) descienden al nivel de mínima energía. Esto hace los átomos no adquieran energía por fricción, lo que hace que no disipe energía por movimiento. El resultado es una ausencia casi completa de viscosidad.

http://es.wikipedia.org/wiki/Condensado_de_Bose-Einstein


Pero ya te digo, yo no he estudiado apenas esto (sólo nos lo han comentado por encima en una asignatura, de la que he sacado la foto), y puedo estar cagándola también.

Lacan

#14
Me dan ganas de mandarlo todo a la mierda y ponerme a estudiar todas estas cosas que no sirven para nada, pero que entretienen, joder.
Oh, las vampiresas!