Permeabilitas adalah kemampuan bahan untuk memungkinkan mengalir melewati baik panjang atau lebar. Sekarang, aliran dapat berupa apa saja: cair, gas, listrik, magnet, kalori, dll. Sejauh kimia dan teknik yang bersangkutan, aliran biasanya cairan atau gas; sedangkan dalam fisika, mereka adalah garis medan listrik atau magnet.
Mengenai poin terakhir ini, kita berbicara tentang permeabilitas magnetik, dilambangkan dengan simbol μ. Agar suatu bahan dapat mengalir dengan permeabel, bahan tersebut harus mengalami perubahan sesaat yang disebabkan oleh aliran yang bersangkutan atau mampu memodifikasi aliran itu sendiri.
Permeabilitas medan magnet melalui bahan. Sumber: MarLed, kapiion Prancis dihapus oleh [1] / CC BY (https://creativecommons.org/licenses/by/1.0)
Gambar atas membandingkan permeabilitas magnetik dari tiga bahan. B adalah kerapatan fluks magnet, diwakili oleh jumlah garis. H adalah intensitas medan magnet luar yang mengelilingi material. Oleh karena itu, diamati bahwa bahan kebiruan tidak terlalu permeabel, sedangkan kuning dan merah muda lebih banyak.
Bahan merah muda adalah yang paling permeabel dari sudut pandang magnet karena merupakan bahan yang paling magnetis. Oleh karena itu, peningkatan medan magnet terjadi melaluinya (B>> H).
Satuan
Satuan SI untuk permeabilitas magnetik adalah Henry per meter, H / m atau N · A 2 . Rumusnya adalah:
μ = B / H
Ini tentang permeabilitas magnetik. Tapi bagaimana dengan permeabilitas material yang lebih? Seperti aliran cairan yang mencoba bergerak melalui pori-pori padatan atau membran.
Misalnya permeabilitas batuan penyusun ladang minyak. Untuk jenis fenomena ini, satuan cgs yang disebut Darcy, D (9.86923 · 10 -23 m 2 ) digunakan.
Unit D dicadangkan khusus untuk ilmu geologi dan industri minyak, terutama untuk pengeboran reservoir minyak.
Permeabilitas relatif
Kembali ke permeabilitas magnetik, satu bahan akan lebih permeabel dari yang lain jika nilai μr lebih besar. Pada gilirannya, nilai ini menunjukkan seberapa permeabel bahan dibandingkan dengan vakum. Jadi jika μr lebih besar dari 1, berarti bahan tersebut termagnetisasi dan sangat permeabel terhadap garis-garis medan magnet.
Sebaliknya, jika μr lebih kecil dari 1, berarti magnetisasinya mempengaruhi atau mengurangi garis-garis medan magnet. Dapat dikatakan bahwa bahan tersebut “semipermeabel” terhadap medan magnet. Sedangkan μr sama dengan atau sangat dekat dengan 1, menunjukkan bahwa medan magnet melewati bahan tanpa terganggu, seperti yang terjadi dalam ruang hampa.
Nilai sangat bervariasi untuk bahan yang sama, sehingga permeabilitas relatif lebih disukai ketika membandingkan dua atau lebih bahan satu sama lain.
Faktor-faktor yang menentukan permeabilitas
Afinitas untuk aliran
Agar material menjadi permeabel, itu harus memungkinkan aliran tersebut untuk melakukan perjalanan melaluinya. Juga, material harus mengalami perubahan, meskipun sedikit, dalam sifat-sifatnya karena aliran ini. Atau dilihat dengan cara lain, materi harus memodifikasi atau mengganggu aliran.
Dalam permeabilitas magnetik, satu bahan akan lebih permeabel dari yang lain jika magnetisasinya lebih besar ketika mengalami medan magnet luar.
Sementara itu, dalam permeabilitas material, yang lebih khas teknik, diperlukan material untuk “membasahi” dari aliran. Misalnya, suatu bahan akan permeabel terhadap cairan tertentu, katakanlah air, jika permukaan dan celahnya berhasil basah. Jika tidak, air tidak akan pernah melakukan perjalanan melalui materi. Apalagi jika bahannya hidrofobik dan selalu tetap kering.
“Afinitas” material untuk aliran ini adalah faktor utama yang menentukan apakah material tersebut akan permeabel atau tidak.
Ukuran dan orientasi pori
Selain permeabilitas magnetik, permeabilitas material terhadap cairan atau gas tidak hanya bergantung pada afinitas material terhadap aliran itu sendiri, tetapi juga pada ukuran dan orientasi pori-pori.
Bagaimanapun, pori-pori adalah saluran internal di mana aliran akan mengalir. Jika mereka sangat kecil, lebih sedikit volume yang akan melewati material. Juga, jika pori-pori berorientasi tegak lurus terhadap arah aliran, gerakannya akan lebih lambat dan lebih kasar.
Suhu
Suhu memainkan peran penting dalam permeabilitas bahan. Ini mempengaruhi cara material dimagnetisasi, dan juga bagaimana cairan dan gas bergerak di dalamnya.
Umumnya, semakin tinggi suhu, semakin tinggi permeabilitas, karena viskositas cairan menurun dan kecepatan perambatan gas meningkat.
Intensitas aliran
Permeabilitas magnetik dipengaruhi oleh intensitas medan magnet. Hal ini juga berlaku untuk aliran cairan dan gas, di mana intensitasnya ditentukan oleh tekanan yang diberikan aliran pada permukaan material.
Contoh permeabilitas
Tanah
Permeabilitas magnetik tanah tergantung pada komposisi mineral dan jenis magnetnya. Di sisi lain, permeabilitas cairannya bervariasi tergantung pada ukuran butir dan disposisinya. Lihat video berikut ini misalnya:
Ini membandingkan permeabilitas untuk padatan yang berbeda. Perhatikan bahwa tanah liat, karena memiliki butiran terkecil, adalah yang paling tidak memungkinkan air melewatinya.
Demikian juga perlu diperhatikan bahwa air yang keluar menjadi keruh karena telah membasahi padatan yang bersangkutan; Kecuali batu, karena celah di antara mereka sangat besar.
Ruang hampa
Permeabilitas magnetik ruang hampa adalah sekitar 12,57 × 10 7 H / m, dan dilambangkan sebagai 0 . Permeabilitas bahan atau media propagasi,, dibagi dengan nilai ini untuk mendapatkan r (μ / 0 ).
Besi
Berdasarkan contoh besi, kita akan berbicara secara eksklusif tentang permeabilitas magnetik. Untuk logam ini murni (99,95%), r-nya adalah 200.000. Artinya, garis-garis medan magnet yang ditransmisikan ratusan ribu kali lebih kuat melalui besi daripada di ruang hampa.
Air
Permeabilitas relatif air adalah 0,999 992. Artinya, hampir tidak berbeda dari ruang hampa dalam hal propagasi medan magnet.
Tembaga
μ r dari tembaga 0,999 994. Hal ini hampir sama dengan air. Mengapa? Karena tembaga tidak termagnetisasi, dan dengan tidak melakukannya, medan magnet tidak bertambah melaluinya.
Kayu
μ r kayu 43. Hampir 000 adalah 1000 adalah sama seperti yang vakum, sebagai magnetisasi kayu bahkan menderita diabaikan karena kotoran mereka.
Referensi
- Whitten, Davis, Peck & Stanley. (2008). Kimia. (edisi ke-8). CENGAGE Belajar.
- Wikipedia. (2020). Permeabilitas (elektromagnetisme). Dipulihkan dari: en.wikipedia.org
- Simulasi Aliran. (2018). Apa itu Permeabilitas? Dipulihkan dari: kalkulator.org
- Evan Bianco. (27 Januari 2011). Apa itu darcy? Dipulihkan dari: agilescientific.com
- Serway, R., Jewett, J. (2008). Fisika untuk Sains dan Teknik. Jilid 1. 7. Edisi. Meksiko. Cengage Learning Editor.
- Redaktur Encyclopaedia Britannica. (06 Mei 2020). Permeabilitas magnetik. Encyclopædia Britannica. Dipulihkan dari: britannica.com
- Damien Howard. (2020). Apa itu Permeabilitas Magnetik? – Pengertian & Contoh. Belajar. Diperoleh dari: study.com