Ferroelectricidad
– Paraelectricidad
Son dos caras de una misma
moneda. Ambos fenómenos se presentan en sustancias que experimentan propiedades
ferromagnéticas, es decir que pueden formar imanes pero estas propiedades
dependen de la temperatura y la estructura cristalina de las sustancias.
En un material ferromagnético
algunos electrones “libres” alinean su campo electromagnético bajo la
influencia de otro campo electromagnético (como el generado por una corriente
eléctrica) de manera que se forma un imán, si son pocos electrones el se forma
un imán temporal y si son muchos el imán es permanente. Como vemos esto no
afecta la estructura cristalina de las sustancias pues los electrones se
mantienen en sus respectivos orbitales pero en el caso de la ferroelectricidad
la estructura cristalina si cambia, un poco, apenas de unas décimas de
nanómetros, que en términos atómicos sí representan cambios importantes y se
forma un dipolo eléctrico que se conserva en ausencia del campo
electromagnético que lo originó. A diferencia de los materiales ferromagnéticos
donde el campo magnético es el que permanece formando el dipolo magnético aquí
el dipolo es eléctrico y entonces el campo eléctrico que ha formado se
conserva.
Siempre me ha gustado hacer esta
comparación pues hay una pequeña línea entre ambos fenómenos demostrando que es
más en lo que se tienen en común que las diferencias que hay, aunque en
términos de efectos a gran escala el efecto es totalmente diferente. Como todos
sabemos la temperatura de estos sistemas afecta las propiedades
electromagnéticas y ésta no va a ser la excepción. Si se aumenta la temperatura
la estructura cristalina no se altera de manera permanente y por tanto al
terminar la influencia del campo electromagnético los dipolos también dejan de
alinearse y el campo eléctrico no es permanente; a esto le llaman
paraelectricidad. Entonces estos materiales tienes dos fases: la fase
ferroeléctrica y fase paraeléctrica. Generalmente se clasifican como
ferroeléctricos si a temperatura ambiente presentan esa fase y si presentan la
fase paraeléctrica pues se les clasifica en consecuencia.
La ferroelectricidad es utilizada
para crear las memorias permanentes como las usadas en las “memorias usb” o los
dispositivos de estado sólido que tenemos en las computadoras. La
paraelectridad es usada en las memorias “volátiles” como las RAM. Ahora bien,
muchas de estas sustancias pasan de su fase “ferroeléctrica” a su fase
“paraeléctrica” en función a ciertos fenómenos aparte de la temperatura, como
la presión o por influencia de la luz. Un buen ejemplo de ello son las EPROM
(Erasable Programmable Read-Only Memory o memoria de sólo lectura que se puede
borrar y programar) que se usan mucho el las computadoras portátiles y que se
pueden borrar usando luz infrarroja.
Recuerdo a respecto de esta forma
de memoria que muchas personas han sufrido un gran disgusto cuando le han
colocado una clave a la BIOS y la olvidan, la única forma que hay de eliminar
esa clave consiste en quitar el microchip y borrar la memoria con la luz
infrarroja para luego volverla a programar, en algunos casos es tan caro que es
preferible cambiar la tarjeta o placa base, en otros es preferible comprar otra
máquina pues muchos técnicos no tienen los recursos para programar una de estas
memorias y mandarlas a hacerlo lejos resulta prohibitivo económicamente.
Que es el GPS
Hoy en día, la tecnología da para
mucho. Cada vez más, nos maravillamos de los avances que se dan en el campo
tecnológico y electrónico. Uno de ellos, que no lleva mucho tiempo en
funcionamiento, es el Sistema de Posicionamiento Global o GPS (global
positioning system). La funcionalidad de éste sistema, es netamente de
ubicación de objetos. Tanto aéreos como terrestres. El sistema GPS, funciona
por medio de 24 satélites (conocidos como NAVSTAR), que constantemente están
dando la vuelta a la órbita terrestre. Estos 24 satélites, rodean la tierra en
seis diferentes direcciones. Esto ocurre, para que puedan tener una mejor
cobertura del globo. Ahora, cada satélite, logra dar dos vueltas a la tierra
por día. Otra variable, que facilita y ayuda a lograr una mayor precisión al
sistema GPS.
Este sistema como tal, está
operativo desde fines de la década de los 70`. Claro, que su uso inicial, fue
estrictamente militar. Varios años tuvieron que pasar, para que el servicio se
adaptara al público en general.
Pero, ¿Cómo funcionan los GPS?
Los satélites o NAVSTAR, se comunican constantemente con los dispositivos GPS,
que están ubicados en la tierra. Los satélites transmiten información propia de
ellos, que número son, la posición de ellos y con la confirmación de la hora en
que se envía el mensaje. Hora que corr4esponde a la zona que está surcando. Y
acá está la gracia del GPS, éste compara la hora en que fue recibido el
mensaje, con la hora en que fue enviado. Con ello calcula donde está el
satélite. Luego con el resto de los satélites, se realiza una triangulación
hacia el dispositivo en tierra, con lo que se puede saber donde se está
exactamente. Por lo que el dispositivo GPS en tierra, recibirá las coordenadas
de longitud, latitud y altitud. Aparte del servicio anexo de dirección de viaje
o ruta. Es por ello que cuando un automóvil, posee un GPS, el piloto puede
conocer el camino más corto a casa o cómo se llega a una dirección. Ya que los
sistemas GPS terrestres, poseen en la memoria, los planos de las ciudades en
que funcionan.
Con respecto a la señal en que
funcionan los GPS, los satélites transmiten dos tipos de señales, la LI y la
L2. Los GPS que pertenecen a los civiles, utilizan la señal LI.
Lo ideal del sistema de GPS, es
que a éste, no le afectará el tipo de clima que impere en la zona en que está
trabajando. Debido, a que el sistema es justamente satelital. Lo cual, permite
un rango mucho mayor de libertad, para su utilización.
El margen de precisión de los GPS
es de algunos metros (45 o menos). Lo cual es un rango bastante aceptable, para
quien está perdido.
Qué es
la entropía ?
La entropía se define como una
medida de la termodinámica, que representa a la fracción de energía en un sistema
que no está disponible para poder realizar o llevar a cabo un trabajo
específico. También se define como una medida del orden o restricciones para
llevar a cabo un trabajo
La entropía surgió en una primera
instancia en el campo de la física, pero en la actualidad es aplicable a muchas
otras áreas, como por ejemplo la administración y la economía. Éstos últimos en
el sentido de un flujo de energías, siendo la entropía una energía negativa que
entorpece la ejecución del trabajo; la entropía en un sistema representa la
tendencia al desorden o desorganización propia del trabajo. Por el contrario a
la entropía, se encuentra la neguentropía que se refiere a la energía positiva
del sistema, es decir, le da mayor fluidez a las energías circundantes.
Este concepto la comunidad
científica lo considera relativamente reciente. Fue introducido por el
ingeniero francés R. J. Clausius a mediados del siglo XIX. Se basó en la
segunda ley de la termodinámica para elaborar el concepto de la entropía; no
hay proceso cuyo único resultado sea la transferencia de calor desde un cuerpo
frío a otro de mayor temperatura.
La entropía no es un valor
absoluto. Se mide calculando la diferencia de la entropía inicial de un sistema
(Si) y la entropía final (Sf). Por lo tanto la entropía de un sistema sólo se
puede calcula si este último ha sufrido variaciones en las condiciones normales
del sistema. La entropía posee el símbolo S.
Algunos sistemas pueden revertir
los cambios que se pudieron haber realizado, a esto se les llama proceso reversible,
cuya variación de entropía es cero. En cambio si el cambio de las condiciones
en el sistema no puede volver a la normalidad se habla de un proceso
irreversible, donde su entropía sería mayor que cero. En la naturaleza sólo se
han visto procesos irreversibles. Por lo tanto se concluye que los sistemas
tienden al desorden, en otras palabras, a aumentar su entropía.
Con la segunda ley de la
termodinámica se concluyó que en un sistema, la entropía nunca puede decrecer,
y en el caso de que haya alcanzado la máxima entropía, el sistema no podrá
experimentar cambios, de esta manera habría alcanzado su máximo equilibrio.
En la actualidad, el concepto de
la entropía ha resultado muy atractivo para algunos. Lo han relacionado
directamente con la teoría del caos, entendiendo a la entropía como una medida
del desorden, y a la teoría del caos como una tendencia irremediable de los
sistemas a caer en el desorden.
En términos o especulaciones
cosmológicas, si se considera al universo como un sistema aislado, entonces
estaría sujeto a la segunda ley de la termodinámica, y por lo tanto su entropía
total estaría siempre aumentando, por lo que se podría pensar que el destino
del universo es la imposibilidad de utilizar energía o realizar trabajo en
algún momento futuro; esto es más bien una entretenida especulación matemática,
ya que los físicos no se han podido poner de acuerdo sobre el tema, y tal vez
nunca lo hagan.
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