Concept de perméabilité, unités, facteurs, exemples

La perméabilité C'est la capacité d'un matériau à permettre à un flux de le traverser, soit par son long ou large. Maintenant, le débit peut être de toute nature: liquide, gazeux, électrique, magnétique, calorique, etc. En ce qui concerne la chimie et l'ingénierie, les flux sont généralement des liquides ou des gaz; En physique, ce sont des lignes d'un champ électrique ou magnétique.

En ce qui concerne ce dernier point, il est question d'une perméabilité magnétique, indiquée par le symbole μ. Pour qu'un matériau soit perméable à un flux, il doit subir un changement momentané induit par le flux en question ou être en mesure de modifier le flux en soi.

Perméabilité du champ magnétique à travers les matériaux. Source: Marled, Capyions français supprimé par [1] / cc par (https: // CreativeCommons.Org / licences / par / 1.0)

Dans l'image supérieure, les perméables magnétiques de trois matériaux sont comparées. B est la densité du flux magnétique, représenté par le nombre de lignes. H est l'intensité du champ magnétique externe entourant le matériau. Il est donc observé que le matériau bleuâtre n'est pas très perméable, tandis que le jaune et le rose sont dans une plus grande mesure.

Le matériau rose est le plus perméable du point de vue magnétique car il est le plus magnétisé. Par conséquent, une augmentation du champ magnétique à travers elle a lieu (b >> h).

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Unités

L'unité de perméabilité magnétique est l'Henry par mètre, h / m o n · a². Sa formule est:

μ = b / h

Cela concerne la perméabilité magnétique. Mais ce qui est plus de perméabilité matérielle? Comme celui d'un flux liquide qui essaie de se déplacer à travers les pores d'un solide ou d'une membrane.

Par exemple, la perméabilité des roches qui composent les dépôts d'huile. Pour ces types de phénomènes, l'unité C est utilisée.g.s. Appelé Darcy, D (9.86923 · 10^-23 m²).

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L'unité D est particulièrement réservée aux sciences géologiques et à l'industrie pétrolière, en particulier lorsqu'elle fait référence au forage des réservoirs de pétrole brut.

Perméabilité relative

Revenant à la perméabilité magnétique, un matériau sera plus perméable que l'autre si sa valeur de μ_r est plus vieux. À son tour, cette valeur indique à quel point le matériau est perméable par rapport au vide. De sorte que si μ_r Il est supérieur à 1, cela signifie que le matériau est magnétisé et est très perméable aux lignes de champ magnétique.

D'un autre côté, si μ_r Il est inférieur à 1, signifie que son aimantation affecte ou réduit les lignes de champ magnétique. On pourrait dire que ce matériau est "semi-perméable" au champ magnétique. Pendant ce temps, un μ_r égal ou très proche de 1, note que le champ magnétique traverse le matériau sans déranger, comme cela se produit dans un vide.

Les valeurs μ sont très variables pour le même matériau, de sorte que la perméabilité relative est préférée lors de la comparaison de deux matériaux ou plus.

Facteurs qui déterminent la perméabilité

Affinité pour le flux

Pour qu'un matériau soit perméable, il doit permettre au flux en question de le parcourir. De même, le matériel doit subir un changement, même s'il est doux, dans ses propriétés à cause de ce flux. Ou vu autrement, le matériau doit modifier ou perturber le flux.

Dans la perméabilité magnétique, un matériau sera plus perméable que l'autre si son magnétisation est plus grande lors de l'expérience du champ magnétique externe.

Pendant ce temps, dans une perméabilité des matériaux, plus typique de l'ingénierie, il est nécessaire que le matériau soit «mouillé» de l'écoulement. Par exemple, un matériau sera perméable avant un liquide donné, pour dire de l'eau, si sa surface et ses interstices parviennent à humidifier. Sinon, l'eau ne voyagera jamais à travers le matériau. Beaucoup moins si le matériau est hydrophobe et reste toujours sec.

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Cette "affinité" du matériau de l'écoulement est le principal facteur qui détermine s'il sera ou non perméable dans le premier cas.

Taille et guidage des pores

Laissant de côté la perméabilité magnétique, la perméabilité des matériaux vers les liquides ou les gaz dépend non seulement de l'affinité du matériau en raison de l'écoulement en soi, mais aussi de la taille et de l'orientation des pores.

En compte, les pores sont les canaux internes pour lesquels le flux voyagera. S'ils sont très petits, un volume inférieur passera à travers le matériau. De même, si les pores sont orientés dans une position perpendiculaire à la direction de l'écoulement, leur déplacement sera plus lent et blessé.

Température

La température joue un rôle important dans la perméabilité des matériaux. Cela affecte la façon dont les matériaux sont magnétisés, ainsi que la façon dont les liquides et les gaz se déplacent en eux.

Généralement, à une température plus élevée, une plus grande perméabilité, car la viscosité des fluides diminue et augmente la vitesse à laquelle les gaz se propagent.

Intensité de flux

La perméabilité magnétique est affectée par l'intensité du champ magnétique. Cela est également vrai pour les flux de fluide et de gaze, dans lesquels son intensité est définie par la pression que l'écoulement exerce à la surface du matériau.

Exemples de perméabilité

Sol

La perméabilité magnétique du sol dépend de sa composition des minéraux et de leurs types de magnétisme. D'un autre côté, sa perméabilité liquide varie en fonction de la taille de ses grains et de ses dispositions. Observez par exemple la vidéo suivante:

Il compare la perméabilité pour différents solides. Notez que l'argile, pour avoir les plus petits grains, est celle qui permet le moins à l'eau de le traverser.

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De même, il convient de noter que l'eau qui sort est assombrie car elle a mouillé les solides respectifs; Sauf pour les pierres, car les interstices entre eux étaient très grands.

Vide

La perméabilité magnétique du vide est d'environ 12.57 × 10⁻⁷ H / m, et il est indiqué comme μ₀. Les perméabilités des matériaux ou moyens de propagation, μ, sont divisées entre cette valeur pour obtenir μ_r (μ / μ₀).

Fer

De l'exemple de fer, il sera discuté exclusivement de la perméabilité magnétique. Pour ce métal dans son état pur (99.95%), son μ_r est 200 000. C'est-à-dire que les lignes de champ magnétique sont transmises deux cent mille fois plus intenses par le fer que dans le vide.

Eau

La perméabilité relative de l'eau est 0.999 992. C'est-à-dire qu'il diffère à peine du vide en ce qui concerne la propagation du champ magnétique.

Cuivre

Le μ_r de cuivre est 0.999 994. C'est pratiquement presque le même que celui de l'eau. Parce que? Parce que le cuivre n'est pas magnétisé, et ne le faisait pas, le champ magnétique n'augmente pas à travers elle.

Bois

Le μ_r du bois est 1.000 000 43. C'est pratiquement la même.

Les références

1. Whitten, Davis, Peck & Stanley. (2008). Chimie. (8e Ed.). Cengage Learning.
2. Wikipédia. (2020). Perméabilité (électromagnétisme). Récupéré de: dans.Wikipédia.org
3. Simulation de flux. (2018). Qu'est-ce que la perméabilité? Récupéré de: calculatrice.org
4. Evan Bianco. (27 janvier 2011). Qu'est-ce qu'un Darcy? Récupéré de: AgileCcientific.com
5. SERAY, R., Jewett, J. (2008). Physique pour la science et l'ingénierie. Volume 1. 7e. Édition. Mexique. Cengage Learning Editors.
6. Les éditeurs d'Enyclopaedia Britannica. (6 mai 2020). Perméabilité magnétique. Encyclopædia Britannica. Récupéré de: Britannica.com
7. Damien Howard. (2020). Qu'est-ce que la perméabilité magnétique? - Définition et exemple. Étude. Récupéré de: étudier.com