bomba Venturi o bomba de vacío tipo Venturi es un equipo de laboratorio que permite producir un vacío en un espacio confinado mediante una corriente de agua, por ejemplo a una destilación a presión reducida o filtración a través de un embudo Buchner.
La bomba de vacío se compone de un cuerpo cilíndrico hueco que a su lado tiene una toma de aspiración (perpendicular al eje del tubo) y un sistema de fijación para la conexión del tubo a un grifo de agua. El cuerpo hueco tiene una sección reducida a la entrada de la toma de aspiración, creando así un vacío por efecto Venturi y produce el fenómeno de succión.1
La bomba de vacío es una solución eficaz, pero utiliza una gran cantidad de agua (del grifo debe estar abierto durante todo el tiempo que dura la aspiración). Las presiones alcanzadas son en el rango de 10 a 15 mm Hg, que corresponde a 1,3-2% de la presión atmosférica normal (es decir, 760 mm Hg). Para alcanzar valores más bajos, se debe emplear una bomba de vacío a presiones de alrededor de 0,1 mm Hg para la más eficaz.
Se fabrican en diferentes materiales. Las hay metálicas, de cristal, etc.
Aplicaciones[editar]
La bomba venturi se usa en diversas aplicaciones en la industria:
- Inyección en los motores de combustión2
- Proyección de líquidos o sólidos,3 en procesos como el granallado4
- Trampa de Vapor5
- Succión de lodos con desatascadora de agua a presión
cámara de niebla, también conocida como cámara de Wilson, es un dispositivo utilizado para detectar partículas de radiación ionizante. En su forma más sencilla, una cámara de niebla es un entorno cerrado que contiene vapor de agua superenfriado y supersaturado. Cuando una partícula cargada de suficiente energía interacciona con el vapor, lo ioniza. Los iones resultantes actúan como núcleos de condensación, alrededor de los cuales se forman gotas de líquido que dan lugar a una niebla. Al paso de las partículas se va produciendo una estela o traza, debido a los numerosos iones producidos a lo largo de su trayectoria. Estas trazas tienen formas distintivas (por ejemplo, la traza de una partícula alfa es ancha y recta, mientras que la de un electrón es más fina y muestra evidencias de ser deflectada).
Cuando se aplica un campo magnético vertical, las partículas cargadas se curvan en sentidos opuestos dependiendo del signo de su carga. Esto se mostró en la fotografía donde se produjo el descubrimiento del positrón; el electrón se curvaba en el sentido opuesto. El positrón se estaba moviendo hacia arriba, presumiblemente fue deflectado desde abajo, porque la curvatura de la traza es mayor en la parte inferior de la figura (¡la fotografía estaba con la parte de arriba hacia abajo!).
Charles Thomson Rees Wilson (1869-1959), un físico escocés, inventó la cámara de niebla. Inspirado por las observaciones del espectro de Brocken mientras trabajaba en la reunión de Ben Nevis en 1894, comenzó a desarrollar cámaras de expansión para el estudio de la formación de nubes y los fenómenos ópticos en el aire húmedo. Muy rápidamente descubrió que los iones podrían actuar como centros para la formación de gotas de agua en tales cámaras. Buscó aplicaciones de este descubrimiento y perfeccionó la primera cámara de niebla en 1911. En la cámara original de Wilson, el aire dentro del dispositivo sellado estaba saturado con vapor de agua, entonces se usaba un diafragma para expandir el aire dentro de la cámara (expansión adiabática). Esto enfriaba el aire y el vapor de agua comenzaba a condensarse. Cuando una partícula ionizante pasaba a través de la cámara, el vapor de agua se condensaba en los iones resultantes y la traza de la partícula era visible en la nube de vapor. Wilson, junto con Arthur Compton, recibió el Premio Nobel de física en 1927 por su trabajo en la cámara de niebla.
Otras cámaras[editar]
La cámara niebla de difusión se desarrolló más tarde en 1936 por Alexander Langsdorf. Esta cámara difiere de la cámara de niebla de expansión en que es sensible a la radiación de forma continua y que el fondo debe enfriarse a una temperatura baja, generalmente tan fría como el hielo seco. El vapor de alcohol se usa a menudo por sus diferentes temperaturas de transición de fase. Es posible construir una de estas cámaras con materiales caseros y emplearla para ver trazas de partículas cargadas, fundamentalmente rayos cósmicos secundarios.1
La cámara de burbujas tiene el mismo propósito, el de revelar las trazas de partículas cargadas, pero funciona de manera inversa a la de niebla, ya que en ella el material con el que interaccionan las partículas cargadas es un líquido en lugar de un gas y se forman burbujas de vapor al paso de las partículas cargadas en lugar de gotas de líquido. Al estar rellenas con un material más denso, se producirán más interacciones, lo que aumenta la probabilidad de detectar nuevas partículas. Además, las cámaras de burbujas se reactivan más rápidamente tras su uso que las de niebla. Estos factores hicieron que rápidamente la cámara de burbujas se convirtiera en el detector de partículas preferido, por lo que las cámaras de niebla desaparecieron en la investigación fundamental a comienzos de los años 1960.
Explicación de la cámara de niebla
Las cámaras de niebla son dispositivos que se utilizan para visualizar partículas de radiación ionizante.
Esta radiación se origina en la descomposición de materiales radiactivos. Sin embargo, las partículas de radiación ionizante son muy pequeñas y se mueven a altas velocidades, lo que las hace imposibles de ver a simple vista.
Esta radiación se origina en la descomposición de materiales radiactivos. Sin embargo, las partículas de radiación ionizante son muy pequeñas y se mueven a altas velocidades, lo que las hace imposibles de ver a simple vista.
Las líneas de niebla mostradas se forman debido a condiciones específicas dentro de una cámara de niebla. La base es crear una capa de vapores de alcohol isopropílico saturada. Se crea una capa de vapor sobresaturado sobre el área de observación negra como resultado de un gradiente de temperatura. Mientras se enfría el área de observación, en la parte superior del espacio interior de una cámara de niebla, en el conducto, se calienta el alcohol isopropílico. El alcohol isopropílico, que se evapora del conducto, desciende hacia el área de observación fría. Sobre su superficie crea una capa de vapor sobresaturada de aproximadamente 1 cm de espesor.
Si una partícula cargada eléctricamente sobrevuela una capa de vapor supersaturada de alcohol isopropílico, vemos su trayectoria en la forma de una línea blanca brillante. La partícula cargada provoca la ionización de moléculas de alcohol isopropílico, que actúan como núcleos de condensación. La línea blanca observada es una niebla densa de gotitas muy pequeñas de alcohol isopropílico formadas por condensación rápida.
Una línea blanca, formada después del paso de una partícula cargada, contrasta con el área de observación negra y es claramente visible incluso a simple vista. No hay dos línea en la niebla idénticas y son lo suficientemente diferentes como para permitirnos identificar qué partícula lo causó y determinar sus propiedades, a veces incluso su origen.
La formación de las líneas blancas es análoga a las estelas de condensación creadas por los aviones en el cielo. Cuando los aviones vuelan a grandes altitudes, el agua producida por la quema de combustible se condensa debido a la baja temperatura. Y con el mismo principio se forman las líneas blancas en una cámara de niebla.
La cámara de Schmidt, o comúnmente telescopio de Schmidt, es una cámara astronómica diseñada para proveer amplios rangos de vista con aberraciones limitadas. Otros diseños similares son la cámara de Wright y el telescopio Lurie-Houghton.
Invención y diseño[editar]
La cámara de Schmidt fue inventada por el estonio Bernhart Schmidt en 1930. Sus componentes ópticos son un espejo primario esférico sencillo y un lente corrector asférico, conocido como plato corrector, localizado en el centro de la curvatura del espejo primario. La película o el detector es colocado dentro de la cámara en el primer enfoque.
El diseño está preparado para permitir radios focales muy rápidos controlando el coma y el astigmatismo.
Las cámaras de Schmidt tienen planos focales muy curvados, lo que exige que la película, la placa u otro detector sean correspondientemente curvos. En algunos casos el detector se fabrica curvo; en otros medios éste es mecánicamente ajustado a la forma del plano focal mediante el uso de clips de retención o pernos, o por la aplicación de vacío.
Aplicaciones[editar]
La cámara de Schmidt es usada típicamente como un instrumento de recopilación de datos, para programas de investigación en los cuales una gran cantidad de cielo debe ser observada. Estos incluyen investigaciones astronómicas, búsquedas de cometas y asteroides y la búsqueda de novas.
A principios de los 70, Celestron comercializó una cámara de Schmidt de 8 pulgadas. La cámara fue diseñada en la fábrica y fue hecha de materiales con bajos coeficientes de expansión. Los primeros modelos requerían que el fotógrafo cortara y desarrollara cuadros individuales de 35 mm ya que el sujetador de la película fotográfica solo podía sostener un cuadro de la película.
Fueron producidas alrededor de 300 cámaras de Schmidt por parte de Celestron.
Además, las cámaras de Schmidt y sus diseños derivados son frecuentemente utilizados para rastrear satélites artificiales en órbita terrestre.
El sistema de Schmidt fue popular, usado a la inversa, para sistemas de proyección de televisión. Grandes proyectores de Schmidt fueron utilizados en los cines y sistemas tan pequeños como de 8 pulgadas fueron hechos para uso casero.
Un telescopio de Schmidt fue el corazón del satélite Hipparcos de la Agencia Espacial Europea (1989-1993). Esto fue usado en la investigación hecha por el Hipparcos que midió las distancias de más de un millón de estrellas con una precisión sin precedentes. Esto incluyó el 99% de las estrellas de hasta magnitud 11. El espejo esférico usado en el telescopio era increíblemente exacto. Si este fuera comparado en escala con el tamaño del Océano Atlántico, irregularidades en su superficie serían de alrededor de 1 dm de altura.
Otra cámara de Schmidt famosa y productiva es la del telescopio Oschin Schmidt en el observatorio Palomar, que fue usado en la “Palomar Observatory Sky Survey” (POSS, 1958) de la sociedad National Geographic. El telescopio de Schmidt del observatorio Karl Schwarzschild es la cámara de Schmidt más grande del mundo.
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