Estado de la materia Bose- Einstein

1. Estado de la materiaBose- Einstein M.Ed. Cecilia Fernández

2. Temperatura  La temperatura es la medida de la cantidad de energía cinética promedio de un sistema. Si se saca toda la energía de un sistema se llega al cero absoluto.

3. Temperatura • Para medirla se usa el termómetro. • La unidad en el SI es el Kelvin (K). • En la mayoría de las actividades se usa la escala Celsius o la escala Fahrenheit.

4. Termómetros

5. Calor • Forma de energía. • Energía en tránsito. • Unidad en el SI: Julio o joule. • Otra unidad: Caloría. 1 cal = 4,19 J. • Me mide con el calorímetro.

6. Calorímetro

7. Escalas de temperatura • Escala Celsius (Antes centígrada) Anders Celsius

8. La escala Celsius • Hasta 1948 se usó el grado centígrado, actualmente es el grado Celsius. • La escala Celsius, se basa en el comportamiento del agua, a 1 atmósfera de presión. • El valor cero de la escala corresponde a la temperatura de congelación y el valor de 100 a la temperatura de ebullición del agua, dividiendo la escala en 100 partes iguales, cada una de ellas llamada 1 grado Celsius.

9. Escala Fahrenheit Gabriel Fahrenheit

10. Escala Fahrenheit • En esta escala, el cero y el cien corresponden a las temperaturas de congelación y evaporación del cloruro de amonio en agua. • En la escala Fahrenheit, el punto de fusión del agua es de 32 grados, y el de ebullición es de 212 grados. Una diferencia de 1,8 grados Fahrenheit equivale a una diferencia de 1 grado Celsius.

11. Escala Fahrenheit • Conversiones: • °F = °C · 1,8 + 32 • °C = (°F - 32) /1,8

12. Escala Kelvin William Thomson(LordKelvin)

13. Escala Kelvin o escala absoluta • La unidad de temperatura es el Kelvin, no el grado Kelvin. • Establece el cero de la escala en -273,15 ºC. • El cero en esta escala se denomina “cero absoluto” y corresponde al punto en el que las moléculas y los átomos de un sistema tienen la mínima energía. • El movimiento molecular se detiene a -273,15 ºC (0 K. Cero absoluto).

14. Escala absoluta • La escala Celsius se define hoy en día en función del kelvin, siendo 0 ºC equivalentes a 273,15 K. • Kelvin a grados Celsius • ºC = K − 273,15 • Kelvin a Fahrenheit. • K ªC ºF.

15. Escalas de temperatura Comparación de escalas

16. ¿A qué temperatura ocurren estos eventos? • El agua se congela a 0 ºC, 273,15 K y 32ºF. • El “hielo seco” a una presión de 6 kg/cm 2 (-78ºC), se sublima y Se usa para: conservación de vacunas, transportar material congelado, como helados, carnes, es la niebla usada en espectáculos cuando el hielo se combina con agua. Se usa también para pulir hules y plásticos.

17. Eventos • El nitrógeno líquido, temperatura de fusión: -210,01ºC Temperatura de ebullición : -195,80ºC. A 1 atm, de presión. • Se usa como refrigerante para la congelación y el transporte de comida, semen, óvulos y otros.

18. El estado condensado Bose - Einstein • En 1924, los científicos descubrieron un nuevo estado de la materia: Viene en forma de ondas y sirve como puente entre el mundo que conocemos los humanos y el micro-dominio de la física cuántica.

19. El estado Bose – EinsteinHistoria • El gas se condensa cuando pasa al estado líquido y su volumen disminuye. • 1920, SatyendraNath Bose y Albert Einstein, publican conjuntamente un artículo científico acerca de los fotones de luz y sus propiedades (Bosones). • Bose trabaja en un modelo llamado "Estadísticas de Bose“, para las partículas llamadas bosones. • Einstein aplica estas reglas a los átomos y en 1924, descubre mediante un Modelo teórico. que a muy bajas temperaturas la mayoría de los átomos están en el mismo nivel cuántico, y que sería el más bajo posible.

20. El estado Bose – Einstein

21. Estado Bose EinsteinCaracterísticas • La materia puede estar en dos lugares al mismo tiempo. • Los objetos se comportan a la vez como partículas y como ondas. • Nada es seguro: el mundo cuántico funciona con base en probabilidades.

22. Distribución de velocidades en el estado Bose - Einstein

23. Distribución de velocidades en el estado Bose - Einstein • Datos obtenidos en un gas de átomos de rubidio. • Las áreas blancas y celestes indican las menores velocidades. • A la izquierda se observa el diagrama inmediato anterior al condensado de Bose-Einstein y al centro el inmediato posterior. A la derecha se observa el diagrama luego de cierta evaporación

24. Características • Los átomos están confinados en una región del espacio. • La materia en este estado presenta superconductividad y superfluidez (no hay viscosidad, no hay fricción). • Se ha llegado al estado Bose Einstein con el rubidio, el helio y el sodio.

25. Características • Interacción entre los átomos es muy débil. • “Los afecta la gravedad: se caen como si fueran una roca. Pero siguen siendo un gas, y es lo que los hace tan fascinantes Se comportan como sólidos, pero no lo son”.

26. Ketterle (alemán)

27. Ketterle afirma • Los átomos, como todas las partículas, son también ondas. Están moviéndose continuamente, y cuanto más lento se mueven su longitud de onda es mayor . • Cuando se enfría un gas, la longitud de onda de sus átomos se alarga más y más, hasta el punto de que las ondas empiezan a superponerse. • En esa situación los átomos se coordinan como si fueran uno solo.

28. Dualidad onda - partícula

29. El premio Nobel de Física 2001Eric A. Cornell y Carl E. Wieman, y WolfgangKetterle

30. ¿Cómo lo lograron? • Enfriaron un gas desde la temperatura ambiente hasta llegar a la temperatura de 20 milmillonésimas de grado por encima del cero absoluto. • Ketterle trabajó con sodio y logró un supercondensado 100 veces mayor que el de sus colegas Cornell y Wieman que trabajaron con rubidio.

31. Aplicaciones • Se espera entender mejor la materia. • Entender más acerca del universo, con la energía oscura y los agujeros negros. • Construir relojes atómicos que sean más precisos. • Producir estructuras con mayor presición a nivel nanoscópico.

32. El sexto estado de la materia? • Condensado de fermiones. • Universidad de Colorado 1999. • 2004. Deborah S. Jin, Markus Greiner y Cindy Regal.