A apresentação está carregando. Por favor, espere

A apresentação está carregando. Por favor, espere

O Mundo das Baixas Temperaturas: Supercondutividade, campos magnéticos e outras histórias Luis Ghivelder Laboratório de Baixas Temperaturas Instituto de.

Apresentações semelhantes


Apresentação em tema: "O Mundo das Baixas Temperaturas: Supercondutividade, campos magnéticos e outras histórias Luis Ghivelder Laboratório de Baixas Temperaturas Instituto de."— Transcrição da apresentação:

1 O Mundo das Baixas Temperaturas: Supercondutividade, campos magnéticos e outras histórias Luis Ghivelder Laboratório de Baixas Temperaturas Instituto de Física - UFRJ

2 Geladeira 5 C Freezer - 20 C

3 Antártica - 89 C ( 184 K ) No espaço C (2.7 K) Lua de Netuno, Triton C ( 38 K) Nitrogênio e Metano sólidos Radiação proveniente do Big-Bang Gelo seco (CO2 sólido) - 78 C (195 K) Temperatura mais fria ja registrada na terra Usado para guardar sorvete

4 Antártica - 89 C ( 184 K ) No espaço C (2.7 K) Lua de Netuno, Triton C ( 38 K) Nitrogênio e Metano sólidos Radiação proveniente do Big-Bang Gelo seco (CO2 sólido) - 78 C (195 K) Temperatura mais fria ja registrada na terra Usado para guardar sorvete Cosmic Background Explorer (COBE)

5 Lord Kelvin ( ) O Zero Absoluto !!! -273,2 C

6 Como fazer experimentos a baixas temperaturas ??? Nitrogênio líquido C ou 77 K

7

8 Hélio líquido 4.2 K ( -269 C ) Hélio líquido bombeado 1.4 K ( C ) He 3 bombeado 0.3 K Isótopo do Hélio com 2 prótons e apenas 1 nêutron

9 Refrigerador de Diluição (He 3 /He 4 ) 0.01 K (10 mK) Muito baixas temperaturas T min = 0.05 K Lab. Baixas Temperaturas, IF - UFRJ

10 Derretimento do gelo (0 °C) Derretimento do ferro Nebulósa estelar Explosão nuclear Dentro do sol Dentro de estrelas quentes espaço Hélio líquido Nitrogênio líquido Derretimento do gelo (0 °C) 4 Hélio superfluido Menor temperatura de elétrons em um metal Menor temperatura do 3 Hélio Menor temperatura de núcleos em um sólido Zero absoluto 3 Hélio superfluido T (K)

11 Supercondutividade Resistência elétrica nula

12 A descoberta da supercondutividade Kammerlingh Onnes (1853 – 1926)

13 Temperatuta crítica de alguns materiais supercondutores

14 Os elementos supercondutores Temperatura de transição (K) Campo magnértico crítico (mT) Bons condutores não são supercondutores Nb (Nióbio) T c = 9K Tc mais alto Fe Elementos magnéticos não são supercondutores

15 Efeito Meissner (1933) O campo magnético é nulo dentro de um supercondutor

16 BABA ii i Material SupercondutorCampo magnético externoCorrente elétrica superficialCampo magnético gerado pelas correntes superficiais Diamagnetismo perfeito Expulsão do campo magnético

17 Campo magnético não entra na amostra Levitação magnética

18 Supercondutores tipo II VÓRTICES Campo magnético penetra somentenuma pequena profundidade λ L Campo magnético penetra em tubos de diâmetro λ L formando regiões normais dentro do material T > T C tipo I tipo II

19 Supercondutores tipo II VÓRTICES Supercondutor tipo II Vórtices Corrente 0.1 micron = 1 x mm

20 Limitador para aplicações práticas CORRENTE CRÍTICA Para uma dada temperatura T, a amostra só é supercondutora abaixo de um campo crítico H c

21 O que torna os materiais supercondutores ??? Teoria BCS Bardeen, Cooper, e Schrieffer Interação dos elétrons com a rede forma pares de elétrons, que atravessam o material livremente

22 A grande descoberta de 1986 Supercondutividade de Alta Temperatura Bednorz e Müller LaBaCuO 40 K / -233 ºC O primeiro: HgTlBaCaCuO 138 K / -135 ºC O recorde: YBaCuO 92 K / -181 ºC O mais estudado: Óxidos de Cobre com metais de transição e terras raras

23 Materiais Supercondutores Temperatura de transição supercondutora (K) Hg Pb Nb NbC NbN V 3 Si Nb 3 Sn Nb 3 Ge ( LaBa)CuO YBa 2 Cu 3 O 7 BiCaSrCuO TlBaCaCuO HgBa 2 Ca 2 Cu 3 O 9 (sob pressão) HgBa 2 Ca 2 Cu 3 O 9 (sob pressão) Temperatura do Nitrogênio Líquido (77K)

24 A supercondutividade ocorre em planos de CuO 2 YBa 2 Cu 3 O 7- Vórtices em panquecas

25 Aplicações práticas de supercondutividade Geração de campos magnéticos

26 Fios supercondutores Nb 3 Sn NbTi BiSrCaCuO-Ag MgB 2

27 Construindo solenóides supercondutores (I) Aplicações na física da matéria condensada - materiais

28 Os solenóides supercondutores são colocados em criostatos, para realização de experimentos combinando baixas temperaturas e altos campos magnéticos Estudo do comportamento de materiais em condições extremas Quench do magneto supercondutor

29 Construindo solenóides supercondutores (II) Aplicações na física nuclear de altas energias

30 Construindo solenóides supercondutores (III) Aplicações na medicina: imagens por ressonância magnética

31 Corpo humano 3 x T / 3 x Oe 0.3 T/ 3000 Oe Imã de geladeira Auto-falante Vamos entender a magnitude de alguns campos magnéticos Terra 3 x T / 0.3 Oe

32 Solenóide supercondutor 5 a 20 T / 50 a 200 kOe Solenóide convencional (eletroimã) 0.5 a 2 T / 50 a 200 kOe

33 Pesquisas com campos magnéticos muito intensos (I) Máximo campo contínuo: combinando solenóides supercondutor e convencional – H = 45 T NHMFL – FLORIDA, USA: supercondutor 11.5T, resistivo 33.5T consumo 36MW, energia armazenada – 100MJ

34 Campos magnéticos pulsados, até H = 300 T Banco de Capacitores LNCMP – Toulosse, França Pesquisas com campos magnéticos muito intensos (II)

35 Magnetos destrutivos, até H = 1000 T em alguns microsegundos Pesquisas com campos magnéticos muito intensos (III) Porque realizar esses estudos ??? Aplicações ou ciência básica ??

36 Não leve essa aula muito a sério... apenas relaxe e desfrute. Vou contar para você como a natureza se comporta. Se você simplesmente admitir que ela se comporta dessa forma, você a encontrara encantadora e cativante. Mas não fique perguntando para si próprio: mas como ela pode ser assim? porque nesse caso você entrará em um beco sem saída do qual ninguém nunca escapou. Ninguém sabe porque a natureza é assim. Richard Feynman Prêmio Nobel de Física em 1965 pela descoberta da eletrodinâmica quântica

37 Fiquem um pouco mais para assistir a um experimento de levitação de um imã sobre um material supercondutor Fim…


Carregar ppt "O Mundo das Baixas Temperaturas: Supercondutividade, campos magnéticos e outras histórias Luis Ghivelder Laboratório de Baixas Temperaturas Instituto de."

Apresentações semelhantes


Anúncios Google