Permeabilidade: conceito, unidades, fatores, exemplos - Ciência - 2023

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o permeabilidade É a capacidade de um material permitir que um fluxo passe por ele, seja por seu comprimento ou largura. Agora, o fluxo pode ser de qualquer tipo: líquido, gasoso, elétrico, magnético, calórico, etc. No que diz respeito à química e à engenharia, os fluxos geralmente são líquidos ou gases; enquanto na física, são linhas de um campo elétrico ou magnético.

Em relação a este último ponto, falamos de uma permeabilidade magnética, denotada pelo símbolo μ. Para que um material seja permeável ao fluxo, ele deve sofrer uma mudança momentânea induzida pelo fluxo em questão ou ser capaz de modificar o próprio fluxo.

A imagem superior compara as permeabilidades magnéticas de três materiais. B é a densidade do fluxo magnético, representado pelo número de linhas. H é a intensidade do campo magnético externo ao redor do material. Portanto, observa-se que o material azulado é pouco permeável, enquanto o amarelo e o rosa são em maior extensão.


O material rosa é o mais permeável do ponto de vista magnético porque é o mais magnetizado. Portanto, um aumento do campo magnético ocorre através dele (B >> H).

Unidades

A unidade SI de permeabilidade magnética é o Henry por metro, H / m ou N.A2. Sua fórmula é:

μ = B / H

Isso se refere à permeabilidade magnética. Mas e quanto a uma permeabilidade mais material? Como um fluxo líquido que tenta se mover através dos poros de um sólido ou de uma membrana.

Por exemplo, a permeabilidade das rochas que constituem os campos de petróleo. Para esses tipos de fenômenos, a unidade c.g.s é usada. chamado Darcy, D (9.8692310-23 m2).

A unidade D é reservada especialmente para as ciências geológicas e a indústria do petróleo, especialmente quando se trata de perfuração de reservatórios de petróleo.

Permeabilidade relativa

Voltando à permeabilidade magnética, um material será mais permeável do que o outro se seu valor μr é maior. Por sua vez, este valor indica o quão permeável o material é comparado ao vácuo. Então, se μr for maior que 1, significa que o material é magnetizado e é muito permeável às linhas de campo magnético.


Por outro lado, se μr for menor que 1, significa que sua magnetização afeta ou reduz as linhas do campo magnético. Pode-se dizer que o referido material é "semipermeável" ao campo magnético. Enquanto isso, um μr igual ou muito próximo de 1, indica que o campo magnético passa pelo material sem ser perturbado, como acontece no vácuo.

Os valores de μ são altamente variáveis ​​para o mesmo material, de modo que a permeabilidade relativa é preferida ao comparar dois ou mais materiais entre si.

Fatores que determinam a permeabilidade

Afinidade para o fluxo

Para que um material seja permeável, ele deve permitir que o fluxo em questão passe por ele. Além disso, o material deve sofrer uma alteração, embora leve, em suas propriedades devido a esse fluxo. Ou visto de outra forma, o material tem que modificar ou atrapalhar o fluxo.

Na permeabilidade magnética, um material será mais permeável do que o outro se sua magnetização for maior ao experimentar o campo magnético externo.


Já em uma permeabilidade de material, mais típica da engenharia, é necessário que o material fique “úmido” com a vazão. Por exemplo, um material será permeável a um determinado líquido, ou seja, à água, se sua superfície e interstícios conseguirem se molhar. Caso contrário, a água nunca passará pelo material. Muito menos se o material for hidrofóbico e sempre permanecer seco.

Essa "afinidade" do material pelo fluxo é o principal fator que determina se ele será ou não permeável em primeiro lugar.

Tamanho e orientação dos poros

Deixando a permeabilidade magnética de lado, a permeabilidade dos materiais a líquidos ou gases depende não apenas da afinidade do material para o fluxo em si, mas também do tamanho e orientação dos poros.

Afinal, os poros são os canais internos pelos quais o fluxo passará. Se forem muito pequenos, menos volume passará pelo material. Além disso, se os poros forem orientados perpendicularmente à direção do fluxo, seu movimento será mais lento e mais robusto.

Temperatura

A temperatura desempenha um papel importante na permeabilidade dos materiais. Isso afeta a maneira como os materiais são magnetizados e também como os líquidos e gases se movem dentro deles.

Geralmente, quanto maior a temperatura, maior a permeabilidade, pois a viscosidade dos líquidos diminui e a velocidade com que os gases se propagam aumenta.

Intensidade do fluxo

A permeabilidade magnética é afetada pela intensidade do campo magnético. Isso também vale para fluxos de líquidos e gases, em que sua intensidade é definida pela pressão que o fluxo exerce sobre a superfície do material.

Exemplos de permeabilidade

Terra

A permeabilidade magnética do solo depende de sua composição mineral e de seus tipos de magnetismo. Por outro lado, sua permeabilidade a líquidos varia de acordo com o tamanho de seus grãos e sua disposição. Veja, por exemplo, o seguinte vídeo:

Ele compara as permeabilidades para diferentes sólidos. Observe que a argila, por ter os menores grãos, é a que menos deixa a água passar por ela.

Da mesma forma, deve-se notar que a água que sai torna-se turva porque molhou os respectivos sólidos; Exceto pelas pedras, já que os interstícios entre elas eram muito grandes.

Vazio

A permeabilidade magnética do vácuo é cerca de 12,57 × 10−7 H / m, e é denotado como μ0. As permeabilidades dos materiais ou meios de propagação, μ, são divididos por este valor para obter μr (μ/ μ0).

Ferro

A partir do exemplo do ferro, falaremos exclusivamente de permeabilidade magnética. Para este metal em seu estado puro (99,95%), seu μr é 200.000, ou seja, as linhas do campo magnético são transmitidas duzentas mil vezes mais fortes através do ferro do que no vácuo.

Água

A permeabilidade relativa da água é 0,999 992. Ou seja, dificilmente difere do vácuo no que diz respeito à propagação do campo magnético.

Cobre

O µr de cobre é 0,999 994. É praticamente igual ao da água. Por quê? Porque o cobre não é magnetizado e, ao não fazer isso, o campo magnético não aumenta através dele.

Madeira

O µr de madeira é 1.000.000 43. É praticamente igual ao vácuo, pois a madeira vai sofrer uma magnetização desprezível devido às suas impurezas.

Referências

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