¿Por qué es importante la conductividad?

Cualquiera que pase mucho tiempo alrededor de una piscina descubre rápidamente que las personas son generalmente muy preocupado por tener dispositivos eléctricos cerca del agua, más aún si están enchufados en.

Esto es cierto, de hecho, en la mayoría de las situaciones en las que existe una reserva suficiente de agua en cualquier lugar cerca de los flujos conocidos de corriente eléctrica. Gracias a la conductividad del agua, el crimen diabólico de "tostadora en la bañera" es algo así como un cliché querido en las historias de asesinatos y misterios de la vieja escuela.

El punto aquí no es que te puedas lastimar con la electricidad, aunque siempre es vital tenerlo en cuenta; es que la mayoría de los adultos alertas, y para el caso de los niños de secundaria, saben que deben mantenerse alejados de mezclar agua con corriente en cualquier forma, ya sea que sepan física o no. (De hecho, persisten algunas ideas demasiado cautelosas, como la idea de que es probable que te sorprendas si tocas un interruptor de luz de plástico cuando tienes los dedos mojados).

Más importante por el momento es la cuestión de cómo "fluye" la electricidad en al menosalgunoslíquidos cuando al menosalgunoslos sólidos pueden contenerlo. ¿Es solo agua la que interactúa con la electricidad de esta manera? ¿Qué pasa con la leche o el jugo derramados? Y de manera más general, ¿qué propiedades de la materia contribuyen al valor de suconductividad​?

El fenómeno conocido como electricidad no es en realidad más que el movimiento deelectronesa través de algún tipo de medio físico o material.

Puede que no piense en el aire como un material, pero de hecho, el aire rico en varias moléculas que no puede ver, muchas de las cuales pueden participar y participan en el flujo eléctrico. Es evidente que no puedes ver los electrones, así que si crees en la electricidad, ¡deberías creer que las cosas asombrosamente pequeñas juegan un papel muy importante en el comportamiento de los materiales cotidianos!

Diferentes materiales permiten este paso de electrones - y con ellos, sus cargas eléctricas - en diferentes grados dependiendo de sus estructuras moleculares y atómicas individuales. Cuantas menos colisiones con otros objetos diminutos se experimenten al comprimir electrones, más fácilmente se transmiten a través de la materia en cuestión.

La ecuación general para el flujo de corriente es

dóndeIes el flujo de corriente en amperios,Ves la diferencia de potencial eléctrico en voltios ("voltaje") yRes la resistencia en ohmios. La resistencia está relacionada con la conductividad, como pronto aprenderá.

Conductividad, o más formalmenteconductancia eléctrica, es una medida matemática de la capacidad de un material para conducir electricidad. Está representado por la letra griega sigma.(σ)y su unidad SI (sistema métrico) es lasiemens por metro (S / m)​.

• El siemens también se llamamho, que es "ohm" escrito al revés. Sin embargo, este término había dejado de ser de uso común a fines del siglo XX.

La conductividad es simplemente el recíproco matemático deresistividad.La resistividad está representada por la letra griega pequeña rho (ρ) y se mide en ohmios-metros (Ωm), lo que significa que el S / m también se puede describir como un ohmímetro recíproco (1 / Ωm o Ωm^-1). Por extensión, puede ver que un siemen es el recíproco de un ohmio. Desdeconductiblealgo en el mundo real es lo contrario deresistirsu paso, esto tiene sentido físico.

La conductividad de un material es una propiedad intrínseca de ese material y no está relacionada con la forma en que se ensambla un circuito u otro sistema, lo que se explica por el "por metro" en la unidad siemens. Se relaciona con la resistencia de un material, a menudo un cable en problemas de física que involucran estas situaciones, mediante la expresión

dóndeLes la longitud si el cable en myAsu área de sección transversal en m².

Como se señaló, la conductividad no depende de la configuración experimental y es solo un reflejo de cómo un material dado (sólido, líquido o gaseoso) "es". Algunos materiales naturalmente, hacen conductores fuertes (y por lo tanto, resistencias pobres) mientras que otros pueden conducir la electricidad débilmente o no conducirla en absoluto y hacer buenas resistencias (o resistencias eléctricas aisladores).

Con un circuito eléctrico, puede manipular la configuración para que pueda obtener el nivel de corriente que desee dada la combinación de elementos de resistencia que incluya. Por eso se designa la resistenciaRy no tiene longitud en sus unidades; es una medida de las propiedades de un sistema, no de un material. Respectivamente,conductancia(simbolizado por la letraGRAMOy medido en siemens) funciona de la misma manera. Pero normalmente es más cómodo de usarRoρde lo que es para ir conGRAMOoσ​.

Como analogía, considere que el entrenador de un equipo de fútbol puede cambiar la fuerza y ​​la velocidad de sus jugadores individuales, pero al final, cada fútbol El equipo existente tiene las mismas limitaciones esenciales: 11 jugadores humanos por lado, que varían en sus capacidades físicas pero tienen las mismas propiedades.

Lo más impactante que aprenderá en este artículo (¡y eso no es solo un juego de palabras, honestamente!) Es que el agua, estrictamente hablando, es un terrible conductor de la electricidad. Es decir, pura H₂El O (hidrógeno y oxígeno en una proporción de 2: 1) no conduce la electricidad.

Como sin duda ya habrá concluido, esto significa que el encuentro con agua verdaderamente pura es algo que esencialmente nunca sucede. Incluso en un entorno de laboratorio, es fácil que los iones (partículas cargadas) se "cuelen" en el agua condensada a partir de vapor puro, es decir, destilada.

El agua de las tuberías y directamente de fuentes naturales es invariablemente rica en impurezas como minerales, productos químicos y una variedad de sustancias disueltas. Esto no es necesariamente algo malo, por supuesto; toda esa sal en el agua del océano, por ejemplo, hace que sea un poco más fácil flotar en el mar si ese es tu juego.

Da la casualidad de que la sal de mesa (cloruro de sodio o NaCl) es una de las sustancias más conocidas que puede privar al agua de sus propiedades aislantes cuando se disuelve en H₂O.

La conductividad del agua en los ríos de EE. UU. Varía ampliamente, de aproximadamente 50 a 1500 µS / cm. Los arroyos de agua dulce continentales que permiten que los peces prosperen tienden a tener entre 150 y 500 µS / cm. Una conductividad más alta o más baja puede indicar que el agua no es adecuada para ciertas especies de peces o macroinvertebrados. Las aguas industriales pueden alcanzar hasta 10,000 µS / cm.

La conductividad es una medida indirecta de, por ejemplo, la calidad del agua de un arroyo. Cada vía fluvial cuenta con un rango relativamente constante que se puede utilizar como patrón de conductividad de referencia del agua potable. Evaluaciones regulares de conductividad realizadas con unmedidor de conductividad de agua. Los cambios importantes en la conductividad podrían indicar la necesidad de un esfuerzo de limpieza.

Este artículo trata claramente sobre la conductividad eléctrica. En física, sin embargo, es probable que escuche sobre la conducción del calor, que es un poco diferente porque el calor se mide en energía, mientras que la electricidad, que puede proporcionar energía, no lo es.

Los cambios en la conductividad térmica de un material tienden a ser paralelos a los cambios en su conductividad eléctrica, aunque generalmente no en la misma escala. Una propiedad interesante de los materiales es que, si bien la mayoría de ellos se vuelven conductores más pobres a medida que se calientan (a medida que las partículas se mueven más rápido y más rápido a medida que sube la temperatura, es más probable que "interfieran" con los electrones), esto no es cierto para una clase de materiales llamados semiconductores.