Bạn có muốn biết những gì là siêu dẫn? Nguồn để vận chuyển năng lượng lấy từ đâu? Đặc điểm nào khiến chúng thích hợp để các êlectron chuyển động tuần hoàn với điện trở nhỏ nhất? Ở lại với chúng tôi và biết tất cả về nó.
Các siêu dẫn, dù có nguồn gốc nhân tạo hay tự nhiên, đều có thể có hai loại, điều này sẽ phụ thuộc vào việc chúng có khả năng vận chuyển điện hay không. Một mặt, có những cái gọi là chất dẫn điện, trong số đó là các kim loại như đồng (Cu), bạc (Ag) và vàng (Au). Các kim loại này có tính thấm các electron, vì chúng có thể luân chuyển tự do, vận chuyển điện tích cùng với chúng.
Mặt khác, lớp vật liệu được gọi là chất cách điện, như trường hợp của gỗ hoặc cao su, ngăn cản sự chuyển của các electron và sự chuyển dòng của dòng điện qua cơ thể của chúng.
vật liệu siêu dẫn
Mặc dù kim loại thường là vật dẫn năng lượng tốt, nhưng động năng chứa trong dòng chuyển động không đổi của các electron làm cho các nguyên tử của vật liệu đóng vai trò là vật dẫn dao động và va chạm với chúng, làm tăng nhiệt độ trong cơ thể của. dây dẫn, đồng thời tăng sức cản của nó đối với dòng điện, ngăn cản quá trình truyền dẫn bình thường của nó, sinh ra một phần năng lượng dưới dạng nhiệt.
Sự mất nhiệt đó, bị mất đi bởi phần tiếp theo của Joule, trong một số trường hợp không phải là kết quả mong muốn, vì nó ngăn cản lợi nhuận xảy ra và không thực tế. Do đó, một số nhà nghiên cứu đã hướng công việc của họ vào việc phân tích thần đồng của chất siêu dẫn, những gì là Vật liệu siêu dẫn, và cách sử dụng chúng vì lợi ích của con người và xã hội.
Hiện tượng siêu dẫn là gì?
Hiện tượng siêu dẫn là tên được đặt cho hiệu ứng khoa học xảy ra khi một vật liệu dẫn điện tiêu tan hoàn toàn khả năng kháng điện của nó, quản lý để duy trì ở nhiệt độ gần bằng không tuyệt đối, tương đương với -237ºC, nhưng nhiệt độ mà vật liệu điều khiển trở thành một chất siêu dẫn Nó được sửa đổi tùy theo loại vật liệu được đề cập. Cũng biết Lý thuyết lượng tử của Planck.
Hiện tượng này đã được đặt tên là nhiệt độ tới hạn hoặc nhiệt độ chuyển tiếp. Mối quan hệ này được phát hiện vào năm 1911, tại Đại học Leiden bởi nhà vật lý người Hà Lan HK Onnes, người được trao giải Nobel Vật lý hai năm sau đó, vào năm 1913.
Vậy chất siêu dẫn là gì?
Hiểu được định nghĩa của hiện tượng siêu dẫn, chúng ta có thể suy ra rằng chất siêu dẫn Về bản chất, nó là một vật liệu đã trải qua một quy trình mà nhiệt độ của nó đã được giảm xuống đáng kể, trong đó các nguyên tố như nitơ ở dạng lỏng hoặc heli thường được sử dụng, với sự phân cấp như vậy đã đạt được sự đột biến các tính chất điện của nó, loại bỏ hoàn toàn sức đề kháng của nó đối với chuyển giao hiện tại.
Phân loại chất siêu dẫn
Các vật liệu siêu dẫn Chúng có thể được chia thành hai loại:
chất siêu dẫn Loại I
Chúng là những phần tử ban đầu là phần tử dẫn điện cơ bản, vì chúng thường được sử dụng để sản xuất tất cả các phần tử cần thiết để vận chuyển điện, bắt đầu bằng cáp điện và có thể kết thúc trong một vi mạch của bất kỳ máy tính nào.
Nhờ những tiến bộ và thử nghiệm, ngày nay siêu dẫn Loại I đã đạt được nhiệt độ tới hạn từ 0.000325ºK đến 7.8ºK ở áp suất tiêu chuẩn 1 bar hoặc 0.986 923 27 atm. Nhiều siêu dẫn Loại I, ngoài việc yêu cầu nhiệt độ thấp đáng kể, còn cần phải chịu áp suất rất lớn.
Đó là những gì xảy ra với Lưu huỳnh, yêu cầu nhiệt độ 17ºK, nghĩa là -256.15ºC, và áp suất không đổi là 9.3 triệu atm, để nó có thể có được chất lượng siêu dẫn.
Nhưng điều thực sự quan trọng là người ta đã xác định rằng năm mươi phần trăm các nguyên tố có trong bảng tuần hoàn có thể trở thành chất siêu dẫn, nếu có các trường hợp nhiệt độ và áp suất phù hợp.
chất siêu dẫn Loại II
Sự phân loại này được tạo thành từ các hợp chất kim loại như đồng hoặc chì. Thực tế là những yếu tố này quản lý để có được bản chất của siêu dẫn ở nhiệt độ cao hơn đáng kể so với nhiệt độ yêu cầu của siêu dẫn Loại I
Nhưng các nghiên cứu vẫn tiếp tục, bởi vì lý do cho sự gia tăng đáng kể nhiệt độ của những vật liệu này vẫn chưa được hiểu đầy đủ. Áp dụng một áp suất tiêu chuẩn, nhiệt độ cao nhất đạt được bởi một hợp chất giả định các đặc tính của chất siêu dẫn là 135ºK, tương đương với -138ºC, cho đến nay và điều này đã xảy ra với siêu dẫn có nguồn gốc gốm sứ, được gọi là cốc.
Đặc điểm của chất siêu dẫn
Do tính ứng dụng khoa học và thực tiễn của chúng vô hạn, những vật liệu siêu dẫn Chúng hóa ra được đánh giá cao đặc biệt bởi vì, đã loại bỏ được khả năng chịu điện của chúng, không có tác dụng làm nóng và do đó, không có sự mất mát năng lượng, do đó siêu dẫn Chúng hóa ra cực kỳ hiệu quả.
Theo lý thuyết, nếu một dòng điện nhỏ được cung cấp cho chất siêu dẫn mà mạch kín đã được hình thành, thì dòng điện sẽ có thể lưu thông vô hạn qua chất siêu dẫn, mà không cần nguồn điện bổ sung, biến đổi ở vật liệu siêu dẫn thành gần nhất một cơ chế chuyển động vĩnh viễn.
Một kết luận khoa học thú vị khác đã đạt được sau quá trình thử nghiệm là nó tạo thành một đặc điểm riêng biệt của siêu dẫn rằng tất cả những thứ được phân loại trong Loại I loại bỏ từ trường ra khỏi bên trong của chúng, được gọi là hiệu ứng Meissner, và tạo ra những hiện tượng thực tế và thú vị như bay lên.
Ngược lại, siêu dẫn thuộc Loại 2 thừa nhận sự truyền của từ trường qua chúng.
ứng dụng siêu dẫn
Nhưng vẫn không thể lấy được chất siêu dẫn điện hoàn hảo, do đó, đối với các nhà khoa học và nhà nghiên cứu, mục tiêu là thu được một vật liệu siêu dẫn có thể hoạt động ở nhiệt độ phòng và có thể được sử dụng dưới dạng dây cáp hoặc bất kỳ phần tử kết nối nào khác và hơn nữa, có thể được sản xuất ở nhiệt độ rất thấp. . chi phí thấp, hiện đang là thách thức lớn đối với khoa học hiện đại.
Nếu điều này là có thể, các cách áp dụng của nó sẽ dễ dàng không giới hạn. Điều này là do, ngay từ đầu, tất cả các thiết bị và phần tử điện sẽ trở nên hiệu quả hơn do đó có thể đạt được mức tiêu thụ năng lượng điện giảm đáng kể và việc sử dụng các nhà máy hạt nhân để có được nó có thể được loại bỏ.
Các lợi ích ngắn hạn có thể có
Một ứng dụng quan trọng khác là trong lĩnh vực y học, bởi vì với một chất siêu dẫn có những đặc điểm này, cách thức hoạt động của máy chụp cộng hưởng từ (MRI) có thể được hoàn thiện.
Tương tự như vậy, có thể và đơn giản để vận chuyển năng lượng điện trên một khoảng cách xa, mà không bị ảnh hưởng của tổn thất do phân tán trong môi trường, ứng dụng này đặc biệt thiết thực và hữu ích trong các vấn đề liên quan đến năng lượng tái tạo.
Cuối cùng, sử dụng siêu dẫn Loại I, theo lý thuyết, các vật thể có thể bay lên, tức là chúng ở trong không khí mà không cần bất kỳ loại hỗ trợ nào, và điều này đạt được nhờ Nam châm siêu dẫn, Nhờ đó những vật liệu này có thể tạo tiền đề cho những cải tiến trong hệ thống giao thông, làm cho chúng nhanh hơn và hiệu quả hơn, cũng như thân thiện với môi trường, như trường hợp của tàu cao tốc.
Tương lai của hiện tượng siêu dẫn
Đúng là một số công nghệ ngày nay được liên kết với siêu dẫn Chúng có lẽ vẫn chưa vượt ra ngoài việc chỉ là một ý tưởng hay một bản phác thảo đơn giản, nhưng không thể phủ nhận công sức mà các nhà nghiên cứu và nhà khoa học đã bỏ ra.
Chúng tôi cũng mời bạn xem: Đóng góp của Blaise Pascal
Cũng không thể phủ nhận việc bơm tiền mà các chính phủ và trường đại học đã thực hiện để nhiều nghiên cứu được thực hiện hơn mỗi ngày và đảm bảo rằng họ có một vị trí trong cuộc thi chạy marathon khoa học này, trong đó người đạt được kết quả lý tưởng sẽ không chỉ được tôn kính trong lịch sử, nhưng điều đó sẽ xoay sở để trở thành trụ cột cho sự phát triển và tiến bộ trong tương lai của nhân loại.