Histeresis

Los que estudiamos ingeniería nos acostumbramos a la idea de histéresis cuando aprendemos Magnetismo. ¿Qué es la histéresis? La histéresis es algo más que una curva rara…

La histéresis es el fenómeno de inercia por el cual un material ofreciendo resistencia a un cambio, tiene una tendencia a conservar sus propiedades. Haciendo que el proceso de variación sea distinto en un sentido que en el contrario.

Esto puede parecer muy vago, pero esto se puede ver en varios ejemplos:

Histéresis magnética

Al magnetizar un material mediante una corriente exterior, el efecto que debe producirse a nivel icroscópico, es el de orientar los espines de las partículas en los nodos de la malla del material. En un sólido las partículas tienen muy pocos grados de libertad: sólo pueden vibrar. Esto hace que las interacciones entre los espines de las partículas sea muy alto. Es decir, estas interacciones son casi manifestaciones de fuerzas internas de la estructura atómica.

Teniendo esto en cuenta es claro que al inicio de la magnetización se requiere más trabajo para orientar los espines que cuando las moléculas están orientadas más ordenadamente. También es claro que llegará un momento en el cual todas las moléculas estarán estadísticamente orientadas de forma regular. Entonces al final aunque uno siga entregando trabajo, la cantidad de moléculas orientadas será prácticamente constante.

El trabajo necesario se mide de manera relativa mediante el vector H, mientras que la magnetización del material se mide con el módulo de M (magnetización). Con las consideraciones antes hecha podemos decir que la derivada de H con respecto a M es cero en el infinito; esto se traduce en que M tendrá un valor límite al cual se acercará infinitamente.

Histéresis en Adsorción

La adsorción es un fenómeno que permite, por ejemplo, que ciertos gases se depositen en la superficie de un sólido quedando atrapados en la red reduciendo sus grados de libertad.

Cuando uno realiza un experimento de adsorción un procedimiento muy común es el siguiente: en un recipiente se colocan el sólido y el gas y se comienza a aumentar la presión a temperatura constante (esto se logra mediante un regulador térmico y un pistón móvil). La forma en que aumenta la cantidad de gas adsorbido con la presión depende del gas y del sólido en cuestión.

En este efecto sin embargo se ha encontrado que la relación entre estos parámetros es distinta según si el proceso sea de adsorción o de desorción.

La explicación puede estar en que cuando uno comienza a desorber el material debe vencer además de las interacciones sólido-gas(ads), las interacciones gas(ads)-gas(ads). Esto produce un fenómeno de “fricción estática” al igual que en el caso magnético

Última consideración

Si uno pudiera pensar todos los hechos desde el punto de vista microscópico se daría cuenta de que todos los fenómenos deberían presentar histéresis; sin embargo los efectos de esto suelen ser tan despreciables que no se perciben generalmente con los instrumentos que solemos manejar.