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Partícula

Los soldadores de arco necesitan protegerse de las chispas de soldadura , que son partículas metálicas calientes que salen despedidas de la superficie de soldadura. En las cienc...

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Los soldadores de arco necesitan protegerse de las chispas de soldadura , que son partículas metálicas calientes que salen despedidas de la superficie de soldadura.

En las ciencias físicas , una partícula (o corpúsculo en textos más antiguos) es un pequeño objeto localizado que puede describirse mediante varias propiedades físicas o químicas , como el volumen , la densidad o la masa . [1] [2] Varían mucho en tamaño o cantidad, desde partículas subatómicas como el electrón , hasta partículas microscópicas como átomos y moléculas , hasta partículas macroscópicas como polvos y otros materiales granulares . Las partículas también se pueden utilizar para crear modelos científicos de objetos aún más grandes dependiendo de su densidad, como humanos moviéndose en una multitud o cuerpos celestes en movimiento .

El término partícula tiene un significado bastante general y se refina según las necesidades de los distintos campos científicos. Todo lo que está compuesto de partículas puede denominarse particulado. [3] Sin embargo, el sustantivo particulado se utiliza con más frecuencia para referirse a los contaminantes de la atmósfera terrestre , que son una suspensión de partículas no conectadas, en lugar de una agregación de partículas conectadas .

Propiedades conceptuales

Las partículas se representan a menudo como puntos. Esta figura podría representar el movimiento de átomos en un gas , personas en multitudes o estrellas en el cielo nocturno .

El concepto de partículas es particularmente útil cuando se modela la naturaleza , ya que el tratamiento completo de muchos fenómenos puede ser complejo y también implicar cálculos difíciles. [4] Puede usarse para hacer suposiciones simplificadoras sobre los procesos involucrados. Francis Sears y Mark Zemansky , en University Physics , dan el ejemplo de calcular el lugar de aterrizaje y la velocidad de una pelota de béisbol lanzada al aire. Despojan gradualmente a la pelota de béisbol de la mayoría de sus propiedades, primero idealizándola como una esfera rígida y lisa , luego descuidando la rotación , la flotabilidad y la fricción , reduciendo finalmente el problema a la balística de una partícula puntual clásica . [5] El tratamiento de grandes cantidades de partículas es el ámbito de la física estadística . [6]

Tamaño

Las galaxias son tan grandes que las estrellas pueden considerarse partículas en relación con ellas.

El término "partícula" se suele aplicar de forma diferente a tres clases de tamaños. El término partícula macroscópica suele referirse a partículas mucho más grandes que los átomos y las moléculas . Estas suelen abstraerse como partículas puntuales , aunque tengan volúmenes, formas, estructuras, etc. Entre los ejemplos de partículas macroscópicas se incluyen el polvo , la arena , los restos de un accidente de coche o incluso objetos tan grandes como las estrellas de una galaxia . [7] [8]

Otro tipo, las partículas microscópicas generalmente se refieren a partículas de tamaños que van desde átomos hasta moléculas , como el dióxido de carbono , las nanopartículas y las partículas coloidales . Estas partículas se estudian en química , así como en física atómica y molecular . Las partículas más pequeñas son las partículas subatómicas , que se refieren a partículas más pequeñas que los átomos. [9] Estas incluirían partículas como los constituyentes de los átomos ( protones , neutrones y electrones ), así como otros tipos de partículas que solo se pueden producir en aceleradores de partículas o rayos cósmicos . Estas partículas se estudian en física de partículas .

Debido a su tamaño extremadamente pequeño, el estudio de partículas microscópicas y subatómicas cae dentro del ámbito de la mecánica cuántica . Exhibirán fenómenos demostrados en el modelo de partícula en una caja , [10] [11] incluyendo la dualidad onda-partícula , [12] [13] y si las partículas pueden considerarse distintas o idénticas [14] [15] es una pregunta importante en muchas situaciones.

Composición

Un protón está compuesto de tres quarks y se mantienen unidos mediante la interacción fuerte .

Las partículas también se pueden clasificar según su composición. Las partículas compuestas son partículas que tienen composición, es decir, partículas que están hechas de otras partículas. [16] Por ejemplo, un átomo de carbono-14 está hecho de seis protones, ocho neutrones y seis electrones. Por el contrario, las partículas elementales (también llamadas partículas fundamentales ) son partículas que no están hechas de otras partículas. [17] Según nuestra comprensión actual del mundo , solo existe una cantidad muy pequeña de ellas, como los leptones , los quarks y los gluones . Sin embargo, es posible que algunas de ellas resulten ser partículas compuestas después de todo y que simplemente parezcan elementales por el momento. [18] Si bien las partículas compuestas pueden considerarse muy a menudo puntuales , las partículas elementales son verdaderamente puntuales . [19]

Estabilidad

Se sabe que tanto las partículas elementales (como los muones ) como las compuestas (como los núcleos de uranio ) sufren desintegración . Las que no lo hacen se denominan partículas estables, como el electrón o un núcleo de helio-4 . La vida útil de las partículas estables puede ser infinita o lo suficientemente larga como para dificultar los intentos de observar dichas desintegraciones. En el último caso, esas partículas se denominan " estables desde el punto de vista de la observación ". En general, una partícula se desintegra desde un estado de alta energía a un estado de menor energía emitiendo alguna forma de radiación , como la emisión de fotones .

norte-simulación corporal

En física computacional , las simulaciones de N cuerpos (también llamadas simulaciones de N partículas) son simulaciones de sistemas dinámicos de partículas bajo la influencia de ciertas condiciones, como estar sujetos a la gravedad . [20] Estas simulaciones son muy comunes en cosmología y dinámica de fluidos computacional .

N se refiere al número de partículas consideradas. Como las simulaciones con un N más alto requieren un mayor esfuerzo computacional, los sistemas con un gran número de partículas reales a menudo se aproximarán a un número menor de partículas, y los algoritmos de simulación deben optimizarse mediante diversos métodos . [20]

Distribución de partículas

Ejemplos de una dispersión coloidal estable y de una inestable.

Las partículas coloidales son los componentes de un coloide. Un coloide es una sustancia dispersada microscópicamente de manera uniforme en otra sustancia. [21] Dicho sistema coloidal puede ser sólido , líquido o gaseoso ; así como continuo o disperso. Las partículas de la fase dispersa tienen un diámetro de entre aproximadamente 5 y 200 nanómetros . [22] Las partículas solubles más pequeñas que esto formarán una solución en lugar de un coloide. Los sistemas coloidales (también llamados soluciones coloidales o suspensiones coloidales) son el tema de la ciencia de la interfaz y los coloides . Los sólidos suspendidos pueden mantenerse en un líquido, mientras que las partículas sólidas o líquidas suspendidas en un gas juntas forman un aerosol . Las partículas también pueden estar suspendidas en forma de materia particulada atmosférica , que puede constituir contaminación del aire . Las partículas más grandes pueden formar de manera similar desechos marinos o desechos espaciales . Una conglomeración de partículas sólidas macroscópicas discretas puede describirse como un material granular .


Véase también

Referencias

  1. ^ "Partícula". Glosario AMS . Sociedad Meteorológica Estadounidense . Consultado el 12 de abril de 2015 .
  2. ^ "Partícula" . Oxford English Dictionary (3.ª ed.). Oxford University Press . Septiembre de 2005.
  3. ^ TW Lambe; RV Whitman (1969). Mecánica de suelos. John Wiley & Sons . pág. 18. ISBN  978-0-471-51192-2La palabra "partícula" significa "de o perteneciente a un sistema de partículas".
  4. ^ FW Sears; MW Zemansky (1964). "Equilibrio de una partícula". Física universitaria (3.ª ed.). Addison-Wesley . págs. 26-27. LCCN  63015265.
  5. ^ FW Sears; MW Zemansky (1964). "Equilibrio de una partícula". Física universitaria (3.ª ed.). Addison-Wesley . pág. 27. LCCN  63015265. Un cuerpo cuya rotación se ignora por irrelevante se denomina partícula. Una partícula puede ser tan pequeña que sea una aproximación a un punto, o puede ser de cualquier tamaño, siempre que las líneas de acción de todas las fuerzas que actúan sobre ella se intersequen en un punto.
  6. ^ F. Reif (1965). "Descripción estadística de sistemas de partículas". Fundamentos de física estadística y térmica . McGraw-Hill . pp. 47 y siguientes. ISBN .  978-0-07-051800-1.
  7. ^ J. Dubinski (2003). «Dinámica de galaxias y cosmología en McKenzie». Instituto Canadiense de Astrofísica Teórica . Archivado desde el original el 2021-11-02 . Consultado el 24 de febrero de 2011 .
  8. ^ G. Coppola; F. La Barbera; M. Capaccioli (2009). "Galaxia Sérsic con modelos de halo Sérsic de galaxias de tipo temprano: una herramienta para simulaciones de N cuerpos". Publicaciones de la Sociedad Astronómica del Pacífico . 121 (879): 437. arXiv : 0903.4758 . Bibcode : 2009PASP..121..437C . doi : 10.1086/599288 .
  9. ^ "Partícula subatómica". YourDictionary.com . Archivado desde el original el 5 de marzo de 2011. Consultado el 8 de febrero de 2010 .
  10. ^ R. Eisberg; R. Resnick (1985). "Soluciones de ecuaciones de Schrödinger independientes del tiempo". Física cuántica de átomos, moléculas, sólidos, núcleos, iones, compuestos y partículas (2.ª ed.). John Wiley & Sons . págs. 214–226. ISBN  978-0-471-87373-0.
  11. ^ F. Reif (1965). "Estadísticas cuánticas de gases ideales: estados cuánticos de una sola partícula". Fundamentos de física estadística y térmica. McGraw-Hill . págs. vii–x. ISBN  978-0-07-051800-1.
  12. ^ R. Eisberg; R. Resnick (1985). "Fotones: propiedades de la radiación similares a las de las partículas". Física cuántica de átomos, moléculas, sólidos, núcleos y partículas (2.ª ed.). John Wiley & Sons . págs. 26–54. ISBN  978-0-471-87373-0.
  13. ^ R. Eisberg; R. Resnick (1985). "Postulado de De Broglie: propiedades ondulatorias de las partículas". Física cuántica de átomos, moléculas, sólidos, núcleos y partículas (2.ª ed.). John Wiley & Sons . págs. 55–84. ISBN  978-0-471-87373-0.
  14. ^ F. Reif (1965). "Estadística cuántica de gases ideales: partículas idénticas y requisitos de simetría". Fundamentos de dinámica estadística y térmica . McGraw-Hill . pp. 331 y siguientes. ISBN .  978-0-07-051800-1.
  15. ^ F. Reif (1965). "Estadística cuántica de gases ideales: implicaciones físicas de la enumeración cuántico-mecánica de estados". Fundamentos de dinámica estadística y térmica . McGraw-Hill . págs. 353–360. ISBN.  978-0-07-051800-1.
  16. ^ "Partícula compuesta". YourDictionary.com . Archivado desde el original el 15 de noviembre de 2010. Consultado el 8 de febrero de 2010 .
  17. ^ "Partícula elemental". YourDictionary.com . Archivado desde el original el 14 de octubre de 2010. Consultado el 8 de febrero de 2010 .
  18. ^ IA D'Souza; CS Kalman (1992). Preones: modelos de leptones, quarks y bosones de calibración como objetos compuestos . World Scientific . ISBN  978-981-02-1019-9.
  19. ^ Consejo Nacional de Investigación de Estados Unidos (1990). "¿Qué es una partícula elemental?". Física de partículas elementales . Consejo Nacional de Investigación de Estados Unidos . pág. 19. ISBN  0-309-03576-7.
  20. ^ ab A. Graps (20 de marzo de 2000). «Métodos de simulación de N-cuerpos/partículas». Archivado desde el original el 5 de abril de 2001. Consultado el 18 de abril de 2019 .
  21. ^ "Colloid". Encyclopædia Britannica . 1 de julio de 2014 . Consultado el 12 de abril de 2015 .
  22. ^ IN Levine (2001). Química física (5.ª ed.). McGraw-Hill . pág. 955. ISBN  978-0-07-231808-1.

Lectura adicional

  • "¿Qué es una partícula?". Universidad de Florida , Centro de Investigación en Ingeniería de Partículas. 23 de julio de 2010.
  • DJ Griffiths (2008). Introducción a la física de partículas (2.ª ed.). Wiley-VCH . ISBN 978-3-527-40601-2.
  • M. Alonso; EJ Finn (1967). "Dinámica de una partícula". Física Universitaria Fundamental, Volumen 1. Addison -Wesley . LCCN  66010828.
  • M. Alonso; EJ Finn (1967). "Dinámica de un sistema de partículas". Física Universitaria Fundamental, Volumen 1. Addison -Wesley . LCCN  66010828.
  • S. Segal (nd). "¿Qué es una partícula? - Definición y teoría" . Química de secundaria: ayuda y repaso . Study.com. Capítulo 4, lección 6.{{cite web}}: Mantenimiento CS1: año ( enlace )
  • "Una guía básica para la caracterización de partículas" (PDF) . Malvern Instruments . 2015.
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