Diferencia entre revisiones de «Magnetohidrodinámica»
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La '''
,<ref>Alfven, H., "[http://adsabs.harvard.edu/cgi-bin/nph-bib_query?bibcode=1942Natur.150..405A&db_key=AST&data_type=HTML&format=&high=42ca922c9c21226 Existence of electromagnetic-hydrodynamic waves]" (1942) ''Nature'', Vol. 150, pp. 405</ref>
por el cual recibió el [[Premio Nobel de Física]] en [[1970]].
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La forma más simple de MHD es la MHD ideal. En ella se asume que:
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En la MHD ideal, la [[ley de Lenz]] hace que el fluido esté íntimamente ''atado'' a las líneas de campo magnético. Para ser más preciso, en la MHD ideal, una volumen de fluido pequeño en forma de fibra envolviendo una línea de campo continuará a lo largo de una línea de campo magnético, incluso si es contorsionado y distorsionado por el flujo del fluido en el sistema. Una analogía consiste en comparar el fluido con un peine y las líneas de campo a los cabellos: el movimiento de los cabellos sigue exactamente los del peine. Esta MHD ideal se estudia dentro de los plasmas calientes, tales como los plasmas en astrofísica y los termonucleares de origen natural (estrellas) o artificial (tokamaks).
Las ecuaciones resultantes de la MHD ideal son el resultado de aplicar al fluido las [[ecuaciones de Navier-Stokes]], las [[ecuaciones de Maxwell]] y la [[ley de Ohm]]. Tenemos la ecuación de continuidad, las leyes de la cantidad de movimiento, el teorema de Ampere (en la ausencia de campo eléctrico y de difusión de electrones) y las ecuaciones de la termodinámica, en las cuales el flujo de calor se efectúa vía condiciones adiabáticas o isotérmicas.
{{ecuación| <math>
\begin{matrix}
\partial_t \varrho + \nabla \cdot(\varrho \mathbf{v})&=&0 \\
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\partial_t \mathbf{B} &=& \nabla \times (\mathbf{v}\times \mathbf{B})
\end{matrix}
</math> }}
Los símbolos representan su significado habitual. <math>\Phi</math> es el [[potencial]] de una fuente externa, como la causada por la [[gravitación]]; <math>\otimes</math> representa el [[producto vectorial]]. La [[presión hidrostática]] <math>P</math> se le suma la [[presión magnética]] <math>B^2/2\,\mu_0</math>, que bajo todas las circunstancias, ejerce una influencia decisiva en la dinámica.
=== MHD resistiva ===
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=== Geofísicos ===
Se [[Teoría de la dinamo|piensa]] que el núcleo fluido de la [[Tierra]] y otros planetas es una [[dinamo]] MHD enorme que genera el [[campo magnético de la Tierra]] por el movimiento de la roca fundida. Tales dinamos trabajan estirando las líneas de campo magnético en un volumen particular que determina la fuerza del campo magnético, por lo que al estirar la líneas de campo aumenta el campo magnético.
=== Astrofísicos ===
La MHD se aplica muy bien a la astrofísica pues cerca del 99% del contenido de la materia [[barión]]ica está hecha de plasma, como las [[estrella]]s, el [[medio interplanetario]] (espacio entre los planetas), el [[medio interestelar]] (espacio entre las estrellas), [[nébula]]s y los [[Chorro relativista|chorros relativistas]]. Muchos de los sistemas astrofísicos no están en equilibrio térmico local, y por lo tanto, requieren un tratamiento cinemático adicional para describir todos los fenómenos dentro del sistema.
Las [[Mancha solar|manchas solares]] las causan los campos magnéticos solares, como teorizó [[Joseph Larmor]] en [[1919]]. El [[viento solar]] se rige por la MHD. La [[rotación solar]] diferenciada puede ser el efecto a lo largo del tiempo por el arrastre magnético en los polos del sol, un fenómeno de la MHD debido a la forma de espiral de Parker que toma el campo magnético extenso del Sol.
Las teorías que describen la creación del sol y de los planetas no podían explicar como el Sol tiene el 99% de la masa, pero solo el 1% del [[momento angular]] en el [[Sistema Solar]]. En un sistema cerrado tal como una nube de gas y polvo desde la cual se originó el Sol, la masa y el momento angular se conservan. Esta conservación implica que la masa concentrada en el centro de la nube para formar el Sol, giraría más rápidamente, al igual que un patinador que gira y recoge sus brazos. La alta velocidad de rotación predicha por las teorías habría arrojado la materia del proto-Sol antes de que este se pudiese formar. Sin embargo, los efectos magnetohidrodinámicos transferirían el momento angular del Sol al exterior del sistema solar, frenando la rotación.
Se sabe que la fractura de la MHD ideal (en forma de reconexión magnética) es la causa de las [[Erupción solar|erupciones solares]], las mayores explosiones en el sistema solar. El campo magnético en la región activa del Sol sobre una mancha solar puede someterse a muchas tensiones con el tiempo, almacenando energía que se libera de repente como un haz en movimiento, [[rayos X]] y radiación cuando colapsa la capa de corriente principal, reconectando el campo.
=== Ingeniería ===
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La MHD se relaciona con problemas de ingeniería tales como [[Energía de fusión|confinamiento de plasma]], enfriamiento por metales líquidos de los [[reactor nuclear|reactores nucleares]] y el moldeado electromagnético, entre otros.
La generación de energía a través de MHD alimentada por la combustión de gas de carbón con añadidos potásicos mostró potencial para una conversión eficiente de energía (por la ausencia de partes sólidas en movimiento, lo cual permite la operación a temperaturas más altas merced a la [[entalpía]]), pero hasta el presente (mediados de [[2007]]) no ha alcanzado a tener utilidades prácticas debido a los costes técnicos prohibitivos para resolver las dificultades.<ref>http://navier.stanford.edu/PIG/C4_S9.pdf</ref>▼
▲de partes sólidas en movimiento, lo cual permite la operación a temperaturas más altas merced a la [[entalpía]]), pero hasta el presente (mediados de [[2007]]) no ha alcanzado a tener utilidades prácticas debido a los costes técnicos prohibitivos para resolver las dificultades.
== Historia ==
El primer uso registrado de la palabra ''magnetohidrodinamica'' se debe a [[Hannes Alfvén]] en 1942:
== Referencias ==
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[[Categoría:Física de plasma]]
[[Categoría:Mecánica de fluidos]]
[[Categoría:Conceptos del magnetismo]]
[[af:Magnetohidrodinamika]]
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