Երկաթի անցումը ֆերոմագնիսական վիճակից պարամագնիսական վիճակի
Երկաթի անցումը ֆերոմագնիսական վիճակից պարամագնիսական վիճակի կարելի է հեշտությամբ ցույց տալ ամենապարզ միջոցներով։ Ես վերցրեցի մոտ մեկ միլիմետր հաստությամբ մի քանի կծիկ երկաթյա մետաղալար (ինչը օգտագործվում էր շամպայնի շշերի խցանները ամրացնելու համար) և շատ բարակ պղնձե մետաղալարով կապեցի շշի պարանոցին։ Կողքի վրա ես ամրացրել եմ հին ռադիոյից հանված մագնիսը:
Անհրաժեշտ էր երկաթե լարը մագնիսի մոտ այնպես տեղադրել, որ այն «կախվի օդում»՝ մի կողմից այն ձգվում է մագնիսի կողմից, բայց պղնձե մետաղալարը թույլ չի տալիս արդուկին մոտենալ։ Դրանից հետո ես երկաթե մետաղալարը հեռացրի մագնիսի վրայից այնպես, որ այն դեռ օդում կախված էր, բայց ընկնելու եզրին էր։
Նկարագրված մանիպուլյացիաները հեշտ չէր իրականացնել. ևս մեկ անգամ դուք համոզվում եք, որ մագնիսական դաշտը տալիս է ուժեղ ձգողություն, բայց հեռավորության հետ այն արագ թուլանում է: Արժե երկաթե մետաղալարը մի փոքր մոտեցնել, և այն ամուր կպչի մագնիսին, մի փոքր ավելի հեռու, և այն կընկնի իր քաշի տակ:
Մագնիսականությունը ձգողականություն չէ: Մի կողմից, գրավիտացիոն ուժերը թույլ են. կարող ես բարձրացնել ժայռը, որը քաշում է ամբողջ Երկիրը՝ հսկայական մոլորակ: Բայց մյուս կողմից, դուք չեք կարող հեռանալ երկրի ձգողականությունից, նույնիսկ Լուսնի վրա. հեռավորության հետ ձգողական ուժը շատ ավելի դանդաղ է նվազում, քան մագնիսականությունը:
Ինձ հիշեցնում է գրքի մի դեպք. զարմանալի ֆիզիկա .
«...հայտնվեց ֆանտաստիկ նախագիծ, որը նավերը փրկում էր թշնամու թնդանոթից: Գաղափարն այն էր, որ նավի վրա հզոր մագնիսներ տեղադրեին դեպի թշնամին, ծածկված հաստ զրահով: Թշնամու միջուկները պետք է ձգվեին մոտակա մագնիսի միջոցով, շրջվեին դրա մեջ: ուղղություն և կոտրվել ուժեղ զրահի դեմ: Նավի մնացած մասը կարող էր անպաշտպան մնալ:
Սկզբունքորեն, ամեն ինչ ճիշտ էր, բացառությամբ, որ նույնիսկ ամենահզոր մագնիսները չեն կարող գործել մեծ հեռավորության վրա: Պատկերացրեք, որ մենք ունենք մագնիս, որը կարող է ձգել 10 տոննա երկաթ 1 սմ հեռավորության վրա։Սա շատ ուժեղ մագնիս է։ Այսպիսով, եթե մենք տեղափոխենք օգտակար առարկան ևս 1 սմ, ապա ձգողական ուժը կնվազի 8 անգամ: 1 մ հեռավորության վրա ձգողական ուժը կնվազի 1 000 000 գործակցով, իսկ միջուկների ներգրավման մասին խոսք լինել չի կարող։
Բայց անցյալ դարում նրանք դեռ չգիտեին, թե ինչպես հաշվարկել մագնիսների ուժը, և, այնուամենայնիվ, նման մագնիս-զրահ կառուցվեց 1887 թվականին: Այս մագնիսը ձգում էր պողպատե թիթեղը, այնպես որ այն պոկելու համար անհրաժեշտ էր 10 տոննա ուժ: 120 կիլոգրամանոց չորս միջուկներ մեկը մյուսի հետևից կախված էին մագնիսի բևեռից։ Բայց մագնիսից 2 մ հեռավորության վրա մարդիկ, ովքեր իրենց գրպաններում պողպատե առարկաներ ունեին, հազիվ էին զգում մագնիսի ազդեցությունը։ Թշնամու միջուկների ձգողականության մասին մտածելու բան չկար։ Ճիշտ է, նման մագնիսը գործել է կողմնացույցի սլաքի վրա 10 կմ: «
Հիմա եկեք սկսենք փորձը: Մագնիսի մոտ «կախվել» է կծիկ երկաթյա մետաղալար՝ ֆերոմագնիսը ձգվում է դեպի մագնիսական դաշտը և հակված է մոտենալու մագնիսին։ Դրանից միայն պղնձե մետաղալարն է պահպանում: Ի՞նչ կլինի, եթե ֆերոմագնիսը վերածվի պարամագնիսականի: Ես վերցրեցի այրիչը և բոցը ուղղեցի դեպի երկաթե մետաղալարը (զգույշ լինելով, որ բոցով մագնիսին չդիպչեմ): Լարը տաքացվեց մինչև կարմիր փայլը (մասամբ՝ դեղին), սկսեց դանդաղ հեռանալ մագնիսի վրայից՝ «կռվել» և, վերջապես, ընկավ։ Սառչելուց հետո մետաղալարը նորից սկսեց ձգվել դեպի մագնիսը, և փորձը կարելի էր բազմիցս կրկնել։
Երբ մետաղալարը տաքացվում է, երկաթը հասնում է Կյուրիի ջերմաստիճանի և դառնում պարամագնիս: Մագնիսի ձգողությունը պահպանվել է, բայց կտրուկ թուլացել է, արդյունքում մետաղալարն ընկել է սեփական քաշի տակ։ Երբ մետաղալարը դուրս եկավ կրակի միջից, այն արագ սառեց և նորից դարձավ ֆերոմագնիս. այն նորից կձգվեր դեպի մագնիսը, եթե այն չհեռանար նրանից, երբ այն ընկներ:
Բայց, միգուցե, ջեռուցումը դրա հետ կապ չունի. այրիչից գազերի հոսքը պարզապես «փչեց» լարը: Նա հսկիչ փորձ է արել՝ առավելագույնը բացել է գազամատակարարումը, բայց բոցը չի վառել։ Երբ նա ուղարկեց հոսքը դեպի մետաղալարը՝ «կախված» մագնիսի մոտ, դա նրա վրա ոչ մի տպավորություն չթողեց։
Հիշեցնեմ, որ երկաթի համար Կյուրիի ջերմաստիճանը 770 ° C է - գործնական տեսանկյունից սա շատ է: Այդ իսկ պատճառով փորձի համար ընտրվել է թեթև երկաթյա մետաղալար. ավելի դժվար կլիներ ավելի զանգվածային առարկա տաքացնել մինչև Կյուրիի կետը։ Նույնիսկ մետաղալարի դեպքում դրա միայն մի մասն է հասել Կյուրիի կետին, բայց դա բավական է. գլխավորն այն է, որ բոցով տաքացվեն մետաղալարերի հենց այն հատվածները, որոնք ամենամոտ են մագնիսին (հիշեք, որ մագնիսական ուժերը փոքր հեռահարության են. մետաղալարի հեռավոր հատվածների ձգումը դեպի մագնիսը բավարար չէ այն օդում պահելու համար): Ամեն դեպքում, պետք է լավ այրիչ՝ համեմատաբար նեղ բոցով։
_______________________________________________
Ֆերոմագնիսները այն նյութերն են, որոնք որոշակի ջերմաստիճանից ցածր (Կյուրիի կետեր) ունեն ինքնաբուխ մագնիսացում, արտաքին մագնիսական դաշտի բացակայության դեպքում (x> 1, փոքր t °-ում այն ունի ինքնաբուխ մագնիսացում, որը մեծապես տատանվում է արտաքին ուժերի ազդեցության ներքո, հիստերեզը տեղի է ունենում. բնորոշ):
Մագնիսական հիստերեզ - մագնիսական ինդուկցիայի հետաձգում արտաքին մագնիսացնող դաշտից, պայմանավորված այն հանգամանքով, որ մագնիսական ինդուկցիան կախված է իր նախկին արժեքից: Մագնիսացման գործընթացների անշրջելիության հետևանք.
Դոմենը մագնիսական բյուրեղի մակրոսկոպիկ շրջան է, որտեղ ինքնաբուխ միատարր մագնիսացման վեկտորի կողմնորոշումը (Կյուրիի կետից ցածր t°-ում) պտտվում կամ տեղաշարժվում է որոշակի ձևով հարևան տիրույթներում համապատասխան վեկտորի ուղղությունների համեմատ։
Կյուրիի կետը երկրորդ կարգի փուլային անցման ջերմաստիճանն է, որը կապված է նյութի համաչափության հատկությունների թռիչքի նման փոփոխության հետ (ֆերոմագնիսներում՝ մագնիսական):
Ֆեռոմագնիսներում, բյուրեղային ցանցի մեծ պարամետրի շնորհիվ, հակազուգահեռ սպիններով էլեկտրոնների ալիքային ֆունկցիաների ուժեղ համընկնման վիճակում առաջանում է էլեկտրաստատիկ վանման էներգիա, ինչը զգալիորեն մեծացնում է համակարգի էներգիան՝ ի տարբերություն նվազագույնի։ էներգիա, երբ էլեկտրոնների ալիքային ֆունկցիաները սեղմվում են առանձին վիճակների՝ սպինների զուգահեռ կողմնորոշմամբ։
Ազատ խոնավացված էլեկտրամագնիսական տատանումներ:
Խոնավ տատանումներ - տատանումներ, էներգետիկ կատու: ժամանակի ընթացքում նվազում է.
Բնութագրվում է նրանով, որ տատանումների ամպլիտուդը Ա յավլ. նվազող գործառույթ: Սովորաբար, խոնավացումը տեղի է ունենում միջավայրի դիմադրության ուժերի ազդեցության ներքո, որն առավել հաճախ արտահայտվում է որպես գծային կախվածություն տատանումների արագությունից կամ դրա քառակուսուց:
t = 0 ժամանակում լիցքերի ամպլիտուդային արժեքն է
45. Էներգիայի տատանողական հաշվիչ. Ազատ չխոնավ էլեկտրամագնիսական տատանումներ.
Էլեկտրամագ. տատանումներ - էլեկտրական և մագնիսական քանակություններ, որոնք ժամանակի ընթացքում պարբերաբար փոփոխվում են էլեկտրական միացումում:
Իդեալական տատանվող շղթան էլեկտր. միացում, բաղկացած է L ինդուկտիվությամբ կծիկից և C հզորությամբ կոնդենսատորից (Ռ դիմադրությունն առկա է իրական շղթայում): Իդեալական շղթայի էլեկտրական դիմադրություն = 0:
Ազատ էլեկտրամագնիսական տատանումներ շղթայում - կոնդենսատորի ոլորունների լիցքավորման պարբերական փոփոխություն, ընթացիկ ուժի և լարման միացումում տեղի է ունենում առանց արտաքին աղբյուրներից էներգիայի սպառման:
Դա. Շղթայում ազատ էլեկտրամագնիսական տատանումների առաջացումը պայմանավորված է կոնդենսատորի վերալիցքավորմամբ և կծիկում ինքնաինդուկցիոն EMF-ի առաջացմամբ, որն ապահովում է այդ «վերալիցքավորումը»: Թրթռումները ներդաշնակ են։ օրենք.
Մագնիսականության ուժը որոշվում է այսպես կոչված «մագնիսական մոմենտի» միջոցով՝ ատոմի ներսում դիպոլային մոմենտով, որը գալիս է էլեկտրոնների անկյունային իմպուլսից և սպինից։ Նյութերն ունեն ներքին մագնիսական պահերի տարբեր կառուցվածքներ՝ կախված ջերմաստիճանից: Կյուրիի կետը ջերմաստիճանն է, որի դեպքում փոխվում են նյութի ներքին մագնիսական պահերը:
Մշտական մագնիսականությունը պայմանավորված է մագնիսական մոմենտների հավասարեցմամբ, իսկ ինդուկտացված մագնիսականությունը ստեղծվում է, երբ խանգարված մագնիսական մոմենտները հարկադրված են հավասարեցնել կիրառական մագնիսական դաշտում: Օրինակ՝ պատվիրված մագնիսական մոմենտները (ֆերոմագնիսական) փոխվում են և դառնում անկարգություններ (պարամագնիսական) Կյուրիի ջերմաստիճանում։ Ավելի բարձր ջերմաստիճանները մագնիսները դարձնում են ավելի թույլ, քանի որ ինքնաբուխ մագնիսականությունը տեղի է ունենում միայն Կյուրիի ջերմաստիճանից ցածր, սա նման ինքնաբուխ երևույթների հիմնական հատկանիշներից մեկն է: Կյուրիի ջերմաստիճանից բարձր մագնիսական զգայունությունը կարելի է հաշվարկել Կյուրի-Վայսի օրենքի հիման վրա, որը բխում է Կյուրիի օրենքից:
Օգտագործումը և բանաձևերը
Ֆերոմագնիսական և պարամագնիսական նյութերի անալոգիայով Կյուրիի ջերմաստիճանը կարող է օգտագործվել նաև ֆերոէլեկտրականության և պարաէլեկտրականության միջև նկարագրելու համար: Այս համատեքստում կարգի պարամետրը էլեկտրական բևեռացումն է, որը վերջնական արժեքից անցնում է զրոյի, երբ ջերմաստիճանը բարձրանում է Կյուրիի ջերմաստիճանից:
Մագնիսական մոմենտները ատոմի ներսում մշտական դիպոլային մոմենտներ են, որոնք պարունակում են էլեկտրոնային մոմենտ՝ ըստ μl=el/2me հարաբերության, որտեղ me-ն էլեկտրոնային զանգվածն է, μl-ը՝ մագնիսական մոմենտը, l-ը՝ անկյունային իմպուլսը, առանց որի դժվար է հաշվարկել Կյուրիի ջերմաստիճանը; այս հարաբերակցությունը կոչվում է գիրոմագնիսական:
Ատոմում էլեկտրոնները նպաստում են մագնիսական մոմենտներին իրենց սեփական անկյունային իմպուլսից և միջուկի շուրջ իրենց ուղեծրային իմպուլսից: Միջուկից մագնիսական մոմենտները չնչին են՝ ի տարբերություն էլեկտրոնների մագնիսական պահերի: Ջերմային ներդրումը հանգեցնում է ավելի բարձր էլեկտրոնային էներգիաների, որոնք խախտում են կարգը և խաթարում դիպոլների միջև հավասարեցումը:
Առանձնահատկություններ
Ֆերիմագնիսական և հակաֆերոմագնիսական նյութերն ունեն տարբեր մագնիսական մոմենտի կառուցվածքներ։ Նյութի որոշակի Curie ջերմաստիճանում այս հատկությունները փոխվում են: Անցումը հակաֆերոմագնիսականից պարամագնիսականին (կամ հակառակը) տեղի է ունենում Նիլի ջերմաստիճանում, որը նման է Կյուրիի ջերմաստիճանին. սա, ըստ էության, նման անցման հիմնական պայմանն է:
Ֆեռոմագնիսական, պարամագնիսական, ֆերիմագնիսական և հակաֆերոմագնիսական կառուցվածքները կազմված են իրենց մագնիսական մոմենտներից։ Եթե կառուցվածքի ներսում գտնվող բոլոր էլեկտրոնները զուգակցված են, ապա այդ մոմենտները վերանում են իրենց հակառակ սպինների և անկյունային մոմենտի պատճառով: Այսպիսով, նույնիսկ երբ կիրառվում է մագնիսական դաշտ, այդ նյութերն ունեն տարբեր հատկություններ և չունեն Կյուրիի ջերմաստիճան՝ օրինակ երկաթի համար օգտագործվում է բոլորովին այլ ջերմաստիճան։
Նյութը պարամագնիսական է միայն իր Կյուրիի ջերմաստիճանից բարձր: Պարամագնիսական նյութերը ոչ մագնիսական են, երբ մագնիսական դաշտ չկա, և մագնիսական, երբ կիրառվում է մագնիսական դաշտ: Երբ մագնիսական դաշտ չկա, նյութն ունի անկարգ մագնիսական պահեր. այսինքն՝ ատոմները ասիմետրիկ են և ոչ դասավորված։ Մագնիսական դաշտի առկայության դեպքում մագնիսական մոմենտները ժամանակավորապես վերադասավորվում են կիրառական դաշտին զուգահեռ, ատոմները սիմետրիկ են և հավասարեցված: Մեկ ուղղությամբ հավասարեցված մագնիսական մոմենտները ինդուկացված մագնիսական դաշտի պատճառն են:
Պարամագնիսականության համար կիրառական մագնիսական դաշտի այս արձագանքը դրական է և հայտնի է որպես մագնիսական զգայունություն: Մագնիսական զգայունությունը կիրառվում է միայն Կյուրիի ջերմաստիճանից բարձր խանգարված վիճակների համար:
Կյուրիի կետից այն կողմ
Կյուրիի ջերմաստիճանից բարձր ատոմները գրգռված են, և պտույտի կողմնորոշումները դառնում են պատահական, բայց կարող են վերադասավորվել կիրառական դաշտով, այսինքն. նյութը դառնում է պարամագնիսական: Կյուրիի ջերմաստիճանից ցածր ամեն ինչ մի տարածություն է, որի ներքին կառուցվածքն արդեն անցել է փուլային անցում, ատոմները դասավորված են, և նյութն ինքնին դարձել է ֆերոմագնիսական: Պարամագնիսական նյութերի կողմից առաջացած մագնիսական դաշտերը շատ թույլ են ֆերոմագնիսական նյութերի մագնիսական դաշտերի համեմատ:
Նյութերը միայն ֆերոմագնիսական են իրենց համապատասխան Curie ջերմաստիճանից ցածր: Ֆերոմագնիսական նյութերը մագնիսական են կիրառական մագնիսական դաշտի բացակայության դեպքում:
Երբ չկա մագնիսական դաշտ, նյութն ունենում է ինքնաբուխ մագնիսացում, որն առաջանում է պատվիրված մագնիսական պահերից: Այսինքն՝ ֆերոմագնիսականության համար ատոմները սիմետրիկ են և դասավորված են նույն ուղղությամբ՝ ստեղծելով մշտական մագնիսական դաշտ։
Կյուրիի ջերմաստիճանը ֆերոմագնիսների համար
Մագնիսական փոխազդեցությունները պահպանվում են փոխանակման փոխազդեցությունների միջոցով. հակառակ դեպքում ջերմային խանգարումը կհաղթահարեր մագնիսական պահերը: Փոխանակման փոխազդեցությունն ունի զրոյական հավանականություն, որ զուգահեռ էլեկտրոնները զբաղեցնեն ժամանակի նույն կետը, ինչը ենթադրում է նյութի մեջ արտոնյալ զուգահեռ հավասարեցում: Բոլցմանի գործոնը զգալի ներդրում ունի, քանի որ նախընտրում է փոխազդող մասնիկները հավասարեցնել նույն ուղղությամբ: Սա հանգեցնում է նրան, որ ֆերոմագնիսներն ունեն ուժեղ մագնիսական դաշտեր և Կյուրիի բարձր ջերմաստիճանի սահմանումներ՝ մոտ 1000 Կ։
Ֆերիմագնիսական նյութերը մագնիսական են կիրառական մագնիսական դաշտի բացակայության դեպքում և կազմված են երկու տարբեր իոններից։
Ինքնաբուխ մագնիսականություն
Երբ չկա մագնիսական դաշտ, նյութը ունի ինքնաբուխ մագնիսականություն, որն առաջանում է պատվիրված մագնիսական պահերից. դրանք. Ֆերիմագնիսականության դեպքում նույն իոնային պահի մագնիսական մոմենտները հավասարեցված են մի ուղղությամբ՝ որոշակի մեծությամբ, մինչդեռ մեկ այլ իոնի մագնիսական մոմենտները հակառակ ուղղությամբ են՝ այլ մեծությամբ: Քանի որ մագնիսական մոմենտները հակառակ ուղղություններով ունեն տարբեր մեծություններ, կա ինքնաբուխ մագնիսականություն և կա մագնիսական դաշտ:
Ի՞նչ է տեղի ունենում Կյուրիի կետից ցածր:
Ըստ ժամանակակից ֆերոէլեկտրիկների՝ Կյուրիի ջերմաստիճանն ունի իր սահմանափակումները։ Ինչպես ֆերոմագնիսական նյութերը, այնպես էլ մագնիսական փոխազդեցությունները պահպանվում են փոխանակման փոխազդեցությունների միջոցով: Այնուամենայնիվ, պահերի կողմնորոշումները հակազուգահեռ են, ինչը հանգեցնում է զուտ իմպուլսի՝ հանելով դրանց իմպուլսը միմյանցից։
Կյուրիի ջերմաստիճանից ցածր յուրաքանչյուր իոնի ատոմները հավասարեցված են տարբեր մոմենտի հետ զուգահեռ՝ առաջացնելով ինքնաբուխ մագնիսականություն; նյութը ֆերիմագնիսական է։ Կյուրիի ջերմաստիճանից բարձր նյութը պարամագնիսական է, քանի որ ատոմները կորցնում են իրենց պատվիրված մագնիսական պահերը, երբ նյութը անցնում է փուլային անցում:
Néel ջերմաստիճանը և մագնիսականությունը
Նյութը ունի հավասար մագնիսական մոմենտներ՝ հավասարեցված հակառակ ուղղություններով, ինչը հանգեցնում է զրոյական մագնիսական մոմենտի և զրոյական մագնիսականության Նելյան ջերմաստիճանից ցածր բոլոր ջերմաստիճաններում: Հակաֆերոմագնիսական նյութերը թույլ են մագնիսացվում մագնիսական դաշտի բացակայության դեպքում։
Ինչպես ֆերոմագնիսական նյութերը, մագնիսական փոխազդեցությունները պահպանվում են փոխանակման փոխազդեցությունների միջոցով, որոնք թույլ չեն տալիս ջերմային խանգարումները հաղթահարել թույլ մագնիսական պահերի փոխազդեցությունները: Երբ խանգարում է տեղի ունենում, այն գտնվում է Նիլի ջերմաստիճանում:
Նյութի ֆերոմագնիսական հատկությունները հայտնվում են միայն Կյուրիի կետից ցածր ջերմաստիճանում։
Ատոմների ճնշող մեծամասնությունն ունեն իրենց մագնիսական դաշտը։ Գրեթե ցանկացած ատոմ կարող է ներկայացվել որպես հյուսիսային և հարավային բևեռներով փոքրիկ մագնիս: Այս մագնիսական ազդեցությունը բացատրվում է նրանով, որ էլեկտրոնները ատոմային միջուկի շուրջ ուղեծրերով շարժվելիս ստեղծում են միկրոսկոպիկ էլեկտրական հոսանքներ, որոնք առաջացնում են մագնիսական դաշտեր ( սմ.Օերստեդի հայտնագործությունը): Ավելացնելով ատոմի բոլոր էլեկտրոնների կողմից առաջացած մագնիսական դաշտերը՝ ստանում ենք ատոմի ընդհանուր մագնիսական դաշտը։
Նյութերի մեծ մասում ատոմների մագնիսական դաշտերը պատահականորեն կողմնորոշված են, ինչի արդյունքում դրանք ջնջում են միմյանց։ Այնուամենայնիվ, որոշ նյութերում և նյութերում (հիմնականում երկաթ, նիկել կամ կոբալտ պարունակող համաձուլվածքներում) ատոմները դասավորված են այնպես, որ նրանց մագնիսական դաշտերը ուղղված են մեկ ուղղությամբ և ամրացնում են միմյանց։ Արդյունքում, նման նյութի մի կտոր շրջապատված է մագնիսական դաշտով: Այդ նյութերից, որը կոչվում է ֆերոմագնիսներ, քանի որ դրանք սովորաբար պարունակում են երկաթ, և ստանում են մշտական մագնիսներ.
Հասկանալու համար, թե ինչպես են ձևավորվում ֆերոմագնիսները, պատկերացրեք տաք երկաթի մի կտոր: Բարձր ջերմաստիճանի պատճառով նրա մեջ գտնվող ատոմները շարժվում են շատ արագ և պատահական՝ տեղ չթողնելով ատոմային մագնիսական դաշտերը մեկ ուղղությամբ պատվիրելու համար։ Այնուամենայնիվ, երբ ջերմաստիճանը նվազում է, ջերմային շարժումը թուլանում է, և այլ ազդեցությունները սկսում են գերակշռել: Երկաթի (և որոշ այլ մետաղների) ատոմային մակարդակում կա մի ուժ, որը հակված է միմյանց հետ համատեղել հարևան ատոմների մագնիսական դիպոլները։
Միջատոմային փոխազդեցության այս ուժը, որը կոչվում է փոխանակման ուժ, առաջին անգամ նկարագրվել է Վերներ Հայզենբերգի կողմից ( սմ.Հայզենբերգի անորոշության սկզբունքը): Դա պայմանավորված է նրանով, որ երկու հարևան ատոմները կարող են փոխանակել արտաքին էլեկտրոնները, և այդ էլեկտրոնները սկսում են միաժամանակ պատկանել երկու ատոմներին: Փոխանակման ուժը ամուր կապում է ատոմները մետաղի բյուրեղային ցանցում և նրանց մագնիսական դաշտերը դարձնում զուգահեռ և ուղղորդված նույն ուղղությամբ։ Արդյունքում, հարևան ատոմների պատվիրված մագնիսական դաշտերը փոխադարձաբար ուժեղանում են, քան չեղյալ հայտարարվում: Իսկ նման ազդեցություն կարելի է դիտել 1 մմ 3 կարգի նյութի ծավալում, որը պարունակում է մինչև 10 16 ատոմ։ Այդպիսիների ատոմները մագնիսական տիրույթ (սմ.ստորև) հավասարեցված են այնպես, որ մենք մաքուր մագնիսական դաշտ ունենանք:
Բարձր ջերմաստիճաններում այս ուժի գործողությունը խոչընդոտվում է ատոմների ջերմային շարժումով, մինչդեռ ցածր ջերմաստիճանի դեպքում ատոմային մագնիսական դաշտերը կարող են ամրապնդել միմյանց։ Ջերմաստիճանը, որում տեղի է ունենում այս անցումը, կոչվում է Կյուրի կետմետաղ - ի պատիվ ֆրանսիացի ֆիզիկոս Պիեռ Կյուրիի, ով հայտնաբերեց այն:
Իրականում ֆերոմագնիսների կառուցվածքը շատ ավելի բարդ է, քան վերը նկարագրված է: Սովորաբար, առանձին տիրույթները ներառում են ընդամենը մի քանի հազար ատոմներ, որոնց մագնիսական դաշտերը միակողմանի են, բայց տարբեր տիրույթների դաշտերը պատահականորեն ուղղորդված են և, որպես ամբողջություն, նյութը մագնիսացված չէ: Հետեւաբար, սովորական երկաթի կտորը մագնիսական հատկություններ չի ցուցաբերում։ Այնուամենայնիվ, որոշակի պայմաններում ֆերոմագնիս կազմող տիրույթների մագնիսական դաշտերը նույնպես դասավորված են (օրինակ, երբ տաք երկաթը սառչում է ուժեղ մագնիսական դաշտում): Եվ հետո մենք ստանում ենք մշտական մագնիս: Կյուրիի կետի առկայությունը նաև բացատրում է, թե ինչու, երբ մշտական մագնիսը ուժեղ տաքանում է, ինչ-որ պահի այն ավարտվում է ապամագնիսացում։
Մարի Սկլոդովսկա Կյուրի, 1867-1934 թթ
Լեհ, ապա ֆրանսիացի քիմիկոս։ Ծնվել է Վարշավայում՝ մտավորականների ընտանիքում՝ ռուսական օկուպացիայի դժվարին ժամանակաշրջանում, որը բաժին է ընկել Լեհաստանին։ Դպրոցում սովորելու ընթացքում նա օգնում էր մորը պանսիոնատ պահել՝ այնտեղ ծառայելով որպես սպասուհի։ Դպրոցը թողնելուց հետո նա որոշ ժամանակ աշխատել է որպես կառավարչուհի հարուստ ընտանիքներում, որպեսզի գումար վաստակի քրոջ բժշկական կրթության համար: Այս ժամանակահատվածում փեսայի ծնողներից վրդովված Սկլոդովսկայի նշանադրությունը ընտանիքի մի երիտասարդի հետ, որտեղ նա ծառայում էր (ծնողներն իրենց որդու նման ամուսնությունը անարժան էին համարում իրենց սոցիալական դիրքին և բաց թողեցին իրենց ընտանիքի գենոֆոնդը բարելավելու փայլուն հնարավորությունը) ընկնում է. Քույրը Փարիզում բժշկական կրթություն ստանալուց հետո ինքը՝ Սկլոդովսկան, նույնպես գնաց այնտեղ սովորելու։
Ֆիզիկա և մաթեմատիկա առարկաների ընդունելության քննությունների փայլուն արդյունքները երիտասարդ լեհի վրա գրավեցին ֆրանսիացի առաջատար գիտնականների ուշադրությունը: Արդյունքը եղավ նրա նշանադրությունը 1894 թվականին Պիեռ Կյուրիի հետ և ամուսնությունը նրա հետ հաջորդ տարի։ Այդ տարիներին ռադիոակտիվության երևույթի ուսումնասիրությունները նոր էին սկսվում, և այս ոլորտում աշխատանքը վերջ չուներ։ Պիեռ և Մարի Կյուրիները ձեռնարկեցին ռադիոակտիվ նմուշների արդյունահանումը Բոհեմիայում արդյունահանված հանքաքարերից և դրանց ուսումնասիրությունը: Արդյունքում զույգին հաջողվել է հայտնաբերել միանգամից մի քանի նոր ռադիոակտիվ տարրեր ( սմ.Ռադիոակտիվ քայքայում), որոնցից մեկը կոչվել է կուրիում` ի պատիվ նրանց, իսկ մյուսը` պոլոնիում` ի պատիվ Մերիի հայրենիքի: Այս ուսումնասիրությունների համար Կյուրիները, Անրի Բեկերելի (1852-1908) հետ միասին, ով հայտնաբերեց ռենտգենյան ճառագայթները, արժանացան ֆիզիկայի Նոբելյան մրցանակի 1903 թվականին: Մարի Կյուրին էր, ով առաջին անգամ ներկայացրեց «ռադիոակտիվություն» տերմինը՝ Կյուրիի կողմից ռադիոակտիվ տարրի ռադիումի առաջին հայտնաբերած անունից:
1906 թվականին Պիեռի ողբերգական մահից հետո Մարի Կյուրին հրաժարվեց Սորբոնի համալսարանի առաջարկած թոշակից և շարունակեց իր հետազոտությունը։ Նրան հաջողվել է ապացուցել, որ ռադիոակտիվ քայքայման արդյունքում տեղի է ունենում քիմիական տարրերի փոխակերպում, և դրանով իսկ հիմք է դրվում բնական գիտությունների նոր ճյուղի՝ ռադիոքիմիային: Այս աշխատանքի համար Մարի Կյուրին 1911 թվականին արժանացել է քիմիայի Նոբելյան մրցանակի և դարձել առաջին գիտնականը, ով արժանացել է բնական գիտությունների ոլորտում նվաճումների համար կրկնակի ամենահեղինակավոր մրցանակին։ (Նույն տարում Փարիզի գիտությունների ակադեմիան մերժեց նրա թեկնածությունը և չընդունեց Մարի Կյուրիին իր շարքերում: Ըստ երևույթին, պարոնայք ակադեմիկոսներին երկու Նոբելյան մրցանակները բավարար չէին ազգային և գենդերային հիմքերով խտրականության հակումը հաղթահարելու համար):
Առաջին համաշխարհային պատերազմի ժամանակ Մարի Կյուրին ակտիվորեն զբաղվում էր կիրառական բժշկական հետազոտություններով՝ աշխատելով ճակատում շարժական ռենտգեն ապարատով: 1921 թվականին Ամերիկայում բաժանորդագրություն բացվեց՝ Մարի Կյուրիի համար 1 գրամ մաքուր ռադիում գնելու համար միջոցներ հավաքելու համար, որը նրան անհրաժեշտ էր հետագա հետազոտությունների համար։ Ամերիկայում նրա հաղթական շրջագայության ժամանակ՝ հանրային դասախոսություններով, թանկարժեք ռադիոակտիվ մետաղի տուփի բանալին Կյուրիին նվիրեց անձամբ ԱՄՆ նախագահ Ուորեն Հարդինգը:
Մարի Կյուրիի կյանքի վերջին տարիները հագեցած էին գիտության և բժշկության ոլորտում միջազգային կարևոր նախաձեռնություններով։ 1930-ականների սկզբին Մարի Կյուրիի առողջական վիճակը կտրուկ վատացավ. ազդեցին ռադիոակտիվ ազդեցության հսկայական չափաբաժինները, որոնք նա ստացել էր երկար տարիների փորձերի ընթացքում, և 1934 թվականին նա մահացավ ֆրանսիական Ալպերի առողջարանում:
Պիեռ Կյուրի, 1859-1906 թթ
Ֆրանսիացի ֆիզիկոս. Ծնվել է Փարիզում՝ ականավոր բժշկի ընտանիքում։ Ստացել է տնային կրթություն: Սկզբում նա Սորբոնում սովորել է դեղաբանություն, բայց շատ շուտով սկսել է հետաքրքրվել բյուրեղներով բնական գիտափորձերով, որոնք անցկացրել է նրա եղբայր Ժակը, և ի վերջո դարձել է Ֆիզիկայի և քիմիայի դպրոցի տնօրեն (École de Physique et Chimie): 1895 թվականին նա ամուսնացավ Մարիա Սկլոդովսկայի հետ և նույն թվականին պաշտպանեց դոկտորական ատենախոսությունը պարամագնիսների մագնիսական հատկությունների վերաբերյալ ( սմ.Կյուրիի օրենքը): Կնոջ հետ աշխատանքային ամենադժվար պայմաններում նա Դպրոցում անցկացրեց փորձեր՝ ուսումնասիրելու ռադիոակտիվ նյութերի հատկությունները։ 1904 թվականին նշանակվել է ֆիզիկայի պրոֆեսոր և Սորբոնի լաբորատորիայի (շուտով վերածվել է Ռադիումի ինստիտուտի) տնօրեն։ 1906 թվականի ապրիլին Պիեռ Կյուրին մահացավ խելահեղ դժբախտ պատահարի արդյունքում, երբ նրան վրաերթի էր ենթարկել տաքսը: Նա նույնիսկ չհասցրեց ավարտին հասցնել իր նոր լաբորատորիայի սարքավորումները։
Երկրորդ տեսակի փուլային անցումներ
ՓԱԶԱՅԻՆ ԱՆՑՈՒՄՆԵՐ (փուլային փոխակերպումներ), նյութի անցում մի փուլից մյուսը, որը տեղի է ունենում ջերմաստիճանի, ճնշման փոփոխության կամ որևէ այլ արտաքին գործոնների ազդեցության տակ, ինչպիսիք են մագնիսական կամ էլեկտրական դաշտերը։
Երկրորդ տեսակի փուլային անցումները փուլային անցումներ են, որոնցում թերմոդինամիկական պոտենցիալների երկրորդ ածանցյալները ճնշման և ջերմաստիճանի նկատմամբ կտրուկ փոխվում են, մինչդեռ դրանց առաջին ածանցյալները աստիճանաբար փոխվում են: Սրանից, մասնավորապես, հետևում է, որ երկրորդ կարգի փուլային անցման ժամանակ նյութի էներգիան և ծավալը չեն փոխվում, այլ փոխվում են նրա ջերմունակությունը, սեղմելիությունը, տարբեր զգայունությունները և այլն։
Երկրորդ տեսակի փուլային անցումները ուղեկցվում են նյութի համաչափության փոփոխությամբ։ Համաչափության փոփոխությունը կարող է կապված լինել բյուրեղային ցանցում որոշակի տեսակի ատոմների տեղաշարժի կամ նյութի կարգի փոփոխության հետ։
Շատ դեպքերում, ավելի մեծ համաչափությամբ փուլը (այսինքն, ներառյալ մյուս փուլի բոլոր համաչափությունները) համապատասխանում է ավելի բարձր ջերմաստիճանի, բայց կան բացառություններ: Օրինակ՝ Ռոշելի աղի Կյուրիի ստորին կետով անցնելիս, ավելի ցածր ջերմաստիճանին համապատասխանող փուլն ունի ռոմբիկ սիմետրիա, մինչդեռ ավելի բարձր ջերմաստիճանին համապատասխանող փուլը՝ մոնոկլինիկ սիմետրիա։
Երկրորդ կարգի փուլային անցման ժամանակ սիմետրիան քանակականորեն բնութագրելու համար ներկայացվում է կարգի պարամետր, որն ընդունում է ոչ զրոյական արժեքներ ավելի մեծ համաչափությամբ փուլում և նույնականորեն հավասար է զրոյի խանգարված փուլում:
Կյուրիի ջերմաստիճանը
Կյուրիի ջերմաստիճանի մագնիսական դաշտ
Կյուրիի ջերմաստիճանը երկրորդ կարգի փուլային անցման ջերմաստիճանն է, որը կապված է նյութի համաչափության հատկությունների կտրուկ փոփոխության հետ (օրինակ՝ մագնիսական՝ ֆերոմագնիսներում, էլեկտրական՝ ամբողջովին ֆերոէլեկտրական, բյուրեղաքիմիական՝ պատվիրված համաձուլվածքներում) . Պ.Կյուրիի անունով։ Կյուրիի կետից ցածր ջերմաստիճաններում ֆերոմագնիսներն ունեն ինքնաբուխ (ինքնաբուխ) մագնիսացում և որոշակի մագնիսաբյուրեղային համաչափություն։ Կյուրիի կետում () ֆերոմագնիսի ատոմների ջերմային շարժման ինտենսիվությունը բավարար է նրա ինքնաբուխ մագնիսացումը («մագնիսական կարգը») ոչնչացնելու և համաչափությունը փոխելու համար, արդյունքում ֆերոմագնիսը դառնում է պարամագնիս: Նմանապես, հակաֆերոմագնիսներում (այսպես կոչված, հակաֆերոմագնիսական Կյուրիի կետում կամ Նիլ կետում) տեղի է ունենում նրանց բնորոշ մագնիսական կառուցվածքի (մագնիսական ենթաշղթաների) ոչնչացումը, և հակաֆերոմագնիսները դառնում են պարամագնիսներ։ Բոլոր ֆեռոէլեկտրիկների և հակաֆերոէլեկտրիկների մեջ ատոմների ջերմային շարժումը զրոյացնում է բյուրեղային ցանցի տարրական բջիջների էլեկտրական դիպոլների ինքնաբուխ կարգավորված կողմնորոշումը։ Պատվիրված համաձուլվածքներում Կյուրիի կետում (համաձուլվածքների դեպքում կոչվում է նաև Կուրնակովի կետ) համաձուլվածքի բաղադրիչների ատոմների (իոնների) դասավորության հեռահար կարգի աստիճանը հավասարվում է զրոյի։
Այսպիսով, նյութի մեջ երկրորդ տեսակի փուլային անցումների բոլոր դեպքերում (օրինակ՝ Կյուրիի կետը) անհետանում է ատոմային «կարգի» այս կամ այն տեսակը (մագնիսական կամ էլեկտրական մոմենտների պատվիրված կողմնորոշում, բաշխման հեռահար կարգ։ ատոմների բյուրեղային ցանցի հանգույցների վրա համաձուլվածքներում և այլն): P.): Կյուրիի կետի մոտ շատ ֆիզիկական հատկությունների (օրինակ՝ ջերմային հզորության, մագնիսական ընկալունակության և այլն) հատուկ փոփոխություններ են տեղի ունենում նյութում՝ հասնելով առավելագույնին, որը սովորաբար օգտագործվում է փուլային անցման ջերմաստիճանը ճշգրիտ որոշելու համար։
Կյուրիի ջերմաստիճանի թվային արժեքները տրված են հատուկ տեղեկատու գրքերում:
Կյուրիի ջերմաստիճանը կարող է որոշվել մագնիսացման ջերմաստիճանի կախվածությունից՝ կախվածության կտրուկ հատվածը ջերմաստիճանի առանցքին էքստրապոլացնելով։
Քանի որ նմուշի մագնիսացումը չափվում է մագնիսաչափով բավականին ուժեղ արտաքին մագնիսական դաշտում, ֆերոմագնիս-պարամագնիսական անցումը քսվում է Կյուրիի կետի շրջանում՝ ջերմաստիճանի բարձրացման հետ պարապրոցեսի աճի պատճառով:
Կյուրիի ջերմաստիճանի որոշման մեթոդներ
Հետևյալները համեմատաբար պարզ և հայտնի են
1) ըստ էլեկտրական դիմադրության առավելագույն ջերմաստիճանի գործակցի
2) ըստ առավելագույն բացասական գալվանոմագնիսական ազդեցության (համաչափության պատճառով) R)
3) ինքնաբուխ մագնիսացման M(T) անհետացումով կամ dM/dT ածանցյալի կախվածության նվազագույնով.
4) զրոյական սկզբնական թափանցելիությամբ
5) զրոյական և ոչ զրոյական մագնիսական դաշտերում Cmagn(T) ջերմունակության իզոթերմային չափումներից. Կյուրիի կետում դիտվում է ջերմային հզորության առավելագույն ածանցյալը
Այս հոդվածում մենք ներկայացնում ենք Կյուրիի կետի որոշման մեթոդ, որն օգտագործում է թույլ մագնիսական դաշտերում զգայունության բարձրացման ազդեցությունը ջերմաստիճանի բարձրացման հետ: h զգայունության պահվածքը Կյուրիի կետի շրջանում նկարագրված է, ըստ գոյություն ունեցող տեսությունների, ձևով.
h ~ g (T - TC) -1 (1)
որտեղ r-ը կարող է տատանվել 1.26-ից մինչև 1.4 (1)-ից հետևում է, որ T > TC-ում արժեքը h> 0. h = h(T) կախվածության առավելագույնը արտասանվում է միայն մաքուր ֆերոմագնիսական նյութերի համար: Կառուցվածքային թերություններ և կեղտեր պարունակող անհամասեռ նյութերում h = h(T) կորը TS-ի շրջանում ունի լղոզված ձև: Ֆերիմագնիսների համար ոչ համարժեք մագնիսական ենթաշղթաների փոխադարձ ազդեցության պատճառով առավելագույն h-ն ավելի քիչ է արտահայտված, քան ֆերոմագնիսների դեպքում։ Այս դեպքում նպատակահարմար է որպես Կյուրիի կետ ընդունել ուղիղ գծերի հատման կետին համապատասխանող ջերմաստիճանը, որը մոտավոր է TS տարածաշրջանում կախվածությունների վրա աճող և իջնող հատվածներին։
Բելով-Գորյագա մեթոդը օգտագործում է Լանդաուի թերմոդինամիկական պոտենցիալի Z ընդլայնումը մագնիսացման աստիճանների շարքում՝ յուրաքանչյուր աստիճանի համապատասխան գործակիցով։
Ջերմոդինամիկական հավասարակշռության վիճակում
Օգտագործվում են տրված արժեքները:
Այնտեղ, որտեղ M0-ը հագեցվածության մագնիսացումն է, TC-ն Կյուրիի ջերմաստիճանի հարաբերությունն է (2) վերածվում է ձևի
(3) հարաբերության աջ կողմի գործակիցները նվազեցված ջերմաստիճանի ֆունկցիաներ են և ընդլայնվում են Թեյլորի շարքում Կյուրիի ջերմաստիճանի մոտակայքում, այսինքն՝ φ=1-ում։
a գործակիցը կարող է որոշվել մագնիսացման իզոթերմային դաշտի կախվածությունից, և քանի որ T ? TC a=0, այս հատկությունը կարող է օգտագործվել Կյուրիի ջերմաստիճանը որոշելու համար:
