Ohm

2
El flujo de corriente eléctrica ya sea a través de un conductor o bien en un medio electrolítico es en sí un fenómeno de transporte. Pudiendo ser denominado también como fenómeno de transferencia de carga eléctrica, guarda estrecha relación con la conducción de calor en sólidos. Matemáticamente la ley de Ohm de conducción de corriente eléctrica (en su forma diferencial) y la Ley de Fourier de conducción de calor son idénticas y representan un típico ejemplo de lo que es el “Flux”, la ecuación diferencial matemática que asocia la velocidad de transferencia de la entidad física transportada de forma directamente proporcional con una fuerza que motiva el desplazamiento, expresado como un gradiente y una propiedad física inherente al medio de conducción que facilita (o inhibe) dicho desplazamiento. Así entonces, la analogía entre la conducción eléctrica y térmica son, tanto en la Ley de Ohm como en la Ley de Fourier de forma respectiva: Entidad física transportada; Carga eléctrica y Energía Térmica, fuerza que motiva el desplazamiento; Diferencia de potencial eléctrico (Voltaje) y Gradiente de Temperatura y conductancia eléctrica y térmica. Cabe señalar que en los cursos típicos de física, para la conducción eléctrica se utiliza más comúnmente el término de “Resistencia” de un conductor (en Ohms) en lugar de conductancia. No obstante debemos de recordar que uno es recíproco del otro. De igual forma, desde un punto de vista físico, es bien sabido empíricamente que los buenos conductores eléctricos, como los metales, son también buenos conductores térmicos. Por otro lado, la transferencia de carga eléctrica y la transferencia de masa guardan estrecha relación en los sistemas electroquímicas. De manera muy similar en el que la velocidad de reacción química puede estar condicionada por el tiempo que le tome llegar a los reactantes a la superficie de un catalizador mediante el mecanismo de la difusión, en un medio electrolítico, la velocidad de reacción puede estar limitada por el tiempo que le tome llegar a los electrolitos a la superficie de un electrodo, esto mediante un mecanismo denominado: migración. De hecho, en un sistema electroquímico es normal que existan tanto la difusión como la migración como mecanismos combinados que condicionen la velocidad de reacción química. En hidráulica, para el flujo de baja viscosidad, el caudal puede ser determinado a partir del gradiente de presión y una propiedad de conductividad determinado por el tipo de canal por el que existe el flujo. Conocida como Ley de Pouseuille, la analogía con la conducción eléctrica y la ley de Ohm es tan obvia que es común resolver problemas de sistemas de tuberías como si fueran circuitos eléctricos. Bastante menos conocidos son los fenómenos de transporte de entidades termodinámicas como la entropía o la energía libre de Gibbs, ya que estas

Transcript of Ohm

El flujo de corriente elctrica ya sea a travs de un conductor o bien en un medio electroltico es en s un fenmeno de transporte. Pudiendo ser denominado tambin como fenmeno de transferencia de carga elctrica, guarda estrecha relacin con la conduccin de calor en slidos. Matemticamente la ley de Ohm de conduccin de corriente elctrica (en su forma diferencial) y la Ley de Fourier de conduccin de calor son idnticas y representan un tpico ejemplo de lo que es el Flux, la ecuacin diferencial matemtica que asocia la velocidad de transferencia de la entidad fsica transportada de forma directamente proporcional con una fuerza que motiva el desplazamiento, expresado como un gradiente y una propiedad fsica inherente al medio de conduccin que facilita (o inhibe) dicho desplazamiento.As entonces, la analoga entre la conduccin elctrica y trmica son, tanto en la Ley de Ohm como en la Ley de Fourier de forma respectiva: Entidad fsica transportada; Carga elctrica y Energa Trmica, fuerza que motiva el desplazamiento; Diferencia de potencial elctrico (Voltaje) y Gradiente de Temperatura y conductancia elctrica y trmica. Cabe sealar que en los cursos tpicos de fsica, para la conduccin elctrica se utiliza ms comnmente el trmino de Resistencia de un conductor (en Ohms) en lugar de conductancia. No obstante debemos de recordar que uno es recproco del otro. De igual forma, desde un punto de vista fsico, es bien sabido empricamente que los buenos conductores elctricos, como los metales, son tambin buenos conductores trmicos.Por otro lado, la transferencia de carga elctrica y la transferencia de masa guardan estrecha relacin en los sistemas electroqumicas. De manera muy similar en el que la velocidad de reaccin qumica puede estar condicionada por el tiempo que le tome llegar a los reactantes a la superficie de un catalizador mediante el mecanismo de la difusin, en un medio electroltico, la velocidad de reaccin puede estar limitada por el tiempo que le tome llegar a los electrolitos a la superficie de un electrodo, esto mediante un mecanismo denominado: migracin. De hecho, en un sistema electroqumico es normal que existan tanto la difusin como la migracin como mecanismos combinados que condicionen la velocidad de reaccin qumica.En hidrulica, para el flujo de baja viscosidad, el caudal puede ser determinado a partir del gradiente de presin y una propiedad de conductividad determinado por el tipo de canal por el que existe el flujo. Conocida como Ley de Pouseuille, la analoga con la conduccin elctrica y la ley de Ohm es tan obvia que es comn resolver problemas de sistemas de tuberas como si fueran circuitos elctricos.Bastante menos conocidos son los fenmenos de transporte de entidades termodinmicas como la entropa o la energa libre de Gibbs, ya que estas variables suelen ser estudiadas en el estado de equilibrio y no durante el proceso de transferencia, o bien en mecnica, la transferencia de mpetu angular.En conclusin, una teora unificadora de los fenmenos de transporte, adems de abarcar los clsicos procesos estudiados de transferencia de mpetu, calor y materia, debera de incluir los procesos de transferencia de carga elctrica, de mpetu angular, entropa y energa libre de Gibbs, as como la Ley de Pouseuille como un caso particular de transferencia de materia a nivel macroscpico motivado por un gradiente de presin hidrulica.