Geležies perėjimas iš feromagnetinės būsenos į paramagnetinę
Geležies perėjimą iš feromagnetinės į paramagnetinę būseną galima nesunkiai parodyti paprasčiausiomis priemonėmis. Paėmiau maždaug milimetro storio suvyniotą geležinę vielą (viela, kuria buvo tvirtinami šampano butelių kamščiai) ir ilga labai plonos varinės vielos gabalėliu pririšau prie butelio kaklelio. Prie šono buvo pritvirtintas magnetas, nuimtas nuo seno radijo.
Geležinę vielą reikėjo pastatyti prie magneto taip, kad „pakibtų ore“: iš vienos pusės jį traukia magnetas, bet varinė viela neleidžia lygintuvui priartėti. Po to geležinį laidą atitraukiau nuo magneto, kad jis vis dar kabojo ore, bet buvo ant kritimo ribos.
Aprašytas manipuliacijas nebuvo lengva atlikti: dar kartą įsitikinate, kad magnetinis laukas suteikia stiprią trauką, tačiau esant atstumui jis greitai susilpnėja. Geležinę vielą reikia šiek tiek priartinti - ir ji tvirtai prilips prie magneto, šiek tiek toliau - ir kris nuo savo svorio.
Magnetizmas jums nėra gravitacija. Viena vertus, gravitacinės jėgos silpnos: galima pakelti uolą, kuri traukia visą Žemę – didžiulę planetą. Bet kita vertus, nuo gravitacijos nepabėgsi – net ir Mėnulyje: esant atstumui, gravitacijos jėga mažėja daug lėčiau nei magnetizmas.
Prisimenu knygoje aprašytą atvejį Nuostabi fizika .
"... pasirodė fantastiškas projektas, skirtas gelbėti laivus nuo priešo patrankų sviedinių. Idėja buvo priešo link laive sumontuoti galingus magnetus, padengtus storais šarvais. Likusi laivo dalis galėjo likti neapsaugota.
Iš esmės viskas buvo teisinga, išskyrus tai, kad net patys galingiausi magnetai negali veikti dideliu atstumu. Įsivaizduokime, kad turime magnetą, galintį 1 cm atstumu pritraukti 10 tonų geležies.Tai labai stiprus magnetas. Taigi, jei naudingą objektą pajudinsime dar 1 cm, tada traukos jėga sumažės 8 kartus! 1 m atstumu traukos jėga kris 1 000 000 kartų, o apie jokį branduolių trauką negali būti nė kalbos.
Tačiau praėjusiame amžiuje jie dar nemokėjo apskaičiuoti magnetų stiprumo, o toks magnetas-šarvas vis dėlto buvo pastatytas 1887 m. Šis magnetas pritraukė plieninę plokštę taip, kad jai nuplėšti prireikė 10 tonų jėgos. Keturios 120 kg sveriančios šerdys kabojo viena po kitos prie magneto poliaus. Tačiau už 2 metrų nuo magneto žmonės, kišenėse turėję plieninius daiktus, beveik nepajuto magneto poveikio. Apie priešo branduolių pritraukimą nebuvo ko galvoti. Tiesa, toks magnetas kompaso adatą veikė 10 km. “
Dabar pradėkime eksperimentuoti. Suvyniota geležinė viela „svyruoja“ šalia magneto: feromagnetas traukiasi prie magnetinio lauko ir linkęs artėti prie magneto. Nuo to saugo tik varinė viela. Kas atsitiks, jei feromagnetas virs paramagnetiniu? Paėmiau deglą ir nukreipiau liepsną į geležinę vielą (saugodamasis, kad liepsna nepataikytų į magnetą). Viela įkaito iki raudono švytėjimo (iš dalies - iki geltonos spalvos), pradėjo pamažu tolti nuo magneto – „sulipo“ ir galiausiai nukrito. Atvėsus, viela vėl pradėjo traukti magnetą ir eksperimentą buvo galima pakartoti daug kartų.
Kai viela buvo kaitinama, lygintuvas pasiekė Curie temperatūrą ir tapo paramagnetu. Magneto trauka buvo išsaugota, tačiau smarkiai susilpnėjo - dėl to viela nukrito nuo savo svorio. Kai laidas perėjo už liepsnos ribų, jis greitai atvėso ir vėl tapo feromagnetu: būtų vėl pritraukęs magnetą, jei krisdamas nebūtų nuo jo pasitraukęs.
Bet, ko gero, šildymas neturi nieko bendro: dujų srautas iš degiklio tiesiog „nupūtė“ laidą? Atliko kontrolinį eksperimentą: maksimaliai atidariau dujų tiekimą, bet liepsnos neužsivedžiau. Kai nusiunčiau srovę prie laido, „pakibusią“ prie magneto, tai jai nepadarė jokio įspūdžio.
Leiskite jums priminti, kad geležies Curie temperatūra yra 770 ° C - praktiniu požiūriu tai yra daug. Būtent todėl eksperimentui buvo pasirinkta lengva geležinė viela – masyvesnį objektą būtų sunkiau įkaitinti iki Curie taško. Net ir laido atveju tik dalis jo pasiekė Curie tašką, tačiau to visiškai pakanka - svarbiausia yra liepsna šildyti būtent tas laido dalis, kurios yra arčiausiai magneto (atminkite, kad magnetinės jėgos yra trumpo nuotolio: tolimųjų vielos atkarpų pritraukimas prie magneto yra nepakankamas, kad jis išlaikytų jį ore). Bet kokiu atveju reikalingas geras degiklis su gana siaura liepsna.
_______________________________________________
Feromagnetai yra medžiagos, kurios žemiau tam tikros temperatūros (Curie taškas) turi savaiminį įmagnetėjimą, nesant išorinio magnetinio lauko (x> 1, esant mažam t ° turi savaiminį įmagnetėjimą, kuris labai kinta veikiant išorinėms jėgoms, histerezė yra charakteristika).
Magnetinė histerezė - magnetinės indukcijos atsilikimas nuo išorinio įmagnetinimo lauko, atsirandantis dėl to, kad magnetinė indukcija priklauso nuo ankstesnės jos vertės. Įmagnetinimo procesų negrįžtamumo pasekmė.
Domenas yra makroskopinė magnetinio kristalo sritis, kurioje spontaniško vienodo įmagnetinimo vektoriaus orientacija (esant t ° žemiau Curie taško) tam tikru būdu pasukama arba pasislenka atitinkamo vektoriaus krypčių gretimuose domenuose atžvilgiu.
Curie taškas yra antros eilės fazinio virsmo temperatūra, susijusi su staigiu medžiagos simetrijos savybių pasikeitimu (feromagnetuose, magnetinėje).
Feromagnetuose dėl didelio kristalinės gardelės parametro, esant stipriam elektronų banginių funkcijų sutapimui su antilygiagrečiais sukiniais, atsiranda elektrostatinės atstūmimo energija, kuri žymiai padidina sistemos energiją, o ne minimalią energiją. elektronų banginės funkcijos išspaudžiamos į atskiras būsenas su lygiagrečia sukinių orientacija.
Laisvieji slopinami elektromagnetiniai virpesiai.
Slopinti svyravimai – svyravimai, katės energija. laikui bėgant mažėja.
Jiems būdinga tai, kad svyravimų amplitudė A yavl. mažėjanti funkcija. Paprastai slopinimas įvyksta veikiant terpės pasipriešinimo jėgoms, dažniausiai išreiškiamai linijine priklausomybe nuo vibracijos greičio arba jo kvadrato.
- krūvių amplitudės vertė momentu t = 0
45. Energinis virpesių skaitiklis. Laisvi neslopinami elektromagnetiniai virpesiai.
Elektromagnetas. svyravimai – elektriniai ir magnetiniai dydžiai, periodiškai besikeičiantys laikui bėgant elektros grandinėje.
Ideali virpesių grandinė yra elektr. grandinė, susideda iš ritės, kurios induktyvumas L ir kondensatoriaus, kurio talpa C. (Realioje grandinėje yra varža R). Ideali kilpos elektrinė varža = 0.
Laisvieji elektromagnetiniai virpesiai grandinėje - periodinis kondensatoriaus apvijų įkrovimo, srovės stiprumo ir ypač grandinės pokytis vyksta nenaudojant energijos iš išorinių šaltinių.
Tai. laisvųjų elektromagnetinių virpesių atsiradimas grandinėje yra dėl kondensatoriaus perkrovimo ir savaiminio indukcijos EMF atsiradimo ritėje, kuri suteikia šį "perkrovimą". Svyravimai vyksta harmoningai. įstatymas.
Magnetizmo stiprumą lemia vadinamasis „magnetinis momentas“ – dipolio momentas atomo viduje, atsirandantis iš kampinio impulso ir elektronų sukinio. Medžiagos turi skirtingą savo magnetinių momentų struktūrą, priklausomai nuo temperatūros. Curie taškas yra temperatūra, kurioje keičiasi vidiniai medžiagos magnetiniai momentai.
Nuolatinis magnetizmas atsiranda dėl magnetinių momentų išlyginimo, o indukuotas magnetizmas susidaro, kai netvarkingi magnetiniai momentai yra priversti išsilyginti taikomame magnetiniame lauke. Pavyzdžiui, sutvarkyti magnetiniai momentai (feromagnetiniai) keičiasi ir tampa netvarkingi (paramagnetiniai) Curie temperatūroje. Dėl aukštesnės temperatūros magnetai susilpnėja, nes spontaniškas magnetizmas atsiranda tik žemiau Curie temperatūros – tai viena pagrindinių tokių spontaniškų reiškinių savybių. Magnetinį jautrumą, viršijantį Curie temperatūrą, galima apskaičiuoti naudojant Curie-Weiss dėsnį, kuris yra kilęs iš Kiuri dėsnio.
Naudojimas ir formulės
Pagal analogiją su feromagnetinėmis ir paramagnetinėmis medžiagomis, Curie temperatūra taip pat gali būti naudojama apibūdinti feroelektrą ir paraelektrumą. Šiame kontekste eilės parametras yra elektrinė poliarizacija, kuri pereina nuo baigtinės vertės iki nulio, kai temperatūra pakyla virš Curie temperatūros.
Magnetiniai momentai yra pastovūs dipolio momentai atomo viduje, kuriuose yra elektroninis momentas pagal santykį μl = el / 2me, kur me yra elektrono masė, μl yra magnetinis momentas, l yra kampinis momentas, be kurio sunku apskaičiuoti Curie temperatūrą; šis santykis vadinamas giromagnetiniu.
Atome esantys elektronai įneša magnetinius momentus iš savo kampinio momento ir iš savo orbitos impulso aplink branduolį. Magnetiniai momentai iš branduolio yra nereikšmingi, priešingai nei magnetiniai momentai iš elektronų. Šiluminis indėlis padidina elektronų energiją, sutrikdo tvarką ir pažeidžia dipolių išlyginimą.
Ypatumai
Ferimagnetinės ir antiferomagnetinės medžiagos turi skirtingą magnetinio momento struktūrą. Esant tam tikrai medžiagos Curie temperatūrai, šios savybės pasikeičia. Perėjimas nuo antiferomagnetinio prie paramagnetinio (arba atvirkščiai) vyksta Neel temperatūroje, kuri yra panaši į Curie temperatūrą – tai iš esmės yra pagrindinė tokio perėjimo sąlyga.
Feromagnetinės, paramagnetinės, ferimagnetinės ir antiferomagnetinės struktūros susideda iš savo magnetinių momentų. Jei visi struktūroje esantys elektronai yra suporuoti, šie momentai panaikinami dėl jų priešingų sukimų ir kampinio momento. Taigi, net ir veikiant magnetiniam laukui, šios medžiagos pasižymi skirtingomis savybėmis ir neturi Curie temperatūros – pavyzdžiui, geležies atveju naudojama visai kita temperatūra.
Medžiaga yra paramagnetinė tik aukščiau Curie temperatūros. Paramagnetinės medžiagos yra nemagnetinės, kai nėra magnetinio lauko, ir magnetinės, kai veikia magnetinis laukas. Kai nėra magnetinio lauko, medžiaga turi netvarkingus magnetinius momentus; tai yra, atomai yra asimetriški ir nesuderinti. Kai yra magnetinis laukas, magnetiniai momentai laikinai persirikiuoja lygiagrečiai taikomam laukui, atomai yra simetriški ir išsirikiuoja. Magnetiniai momentai, išlyginti viena kryptimi, yra sukelto magnetinio lauko priežastis.
Paramagnetizmo atveju šis atsakas į taikomą magnetinį lauką yra teigiamas ir žinomas kaip magnetinis jautrumas. Magnetinis jautrumas galioja tik virš Curie temperatūros esant netvarkingoms būsenoms.
Už Curie taško
Virš Curie temperatūros atomai sužadinami, o sukimosi orientacijos tampa atsitiktinės, bet gali būti pertvarkytos pagal taikomą lauką, t.y. medžiaga tampa paramagnetine. Viskas, kas yra žemiau Curie temperatūros, yra erdvė, kurios vidinė struktūra jau patyrė fazinį virsmą, atomai yra sutvarkyti, o pati medžiaga tapo feromagnetine. Paramagnetinių medžiagų sukeliami magnetiniai laukai yra labai silpni, palyginti su feromagnetinių medžiagų magnetiniais laukais.
Medžiagos yra tik feromagnetinės žemiau atitinkamos Curie temperatūros. Feromagnetinės medžiagos yra magnetinės, jei nėra taikomo magnetinio lauko.
Kai nėra magnetinio lauko, medžiaga turi spontanišką įmagnetėjimą, kuris yra tvarkingų magnetinių momentų rezultatas. Tai yra, feromagnetizmui atomai yra simetriški ir išdėstyti viena kryptimi, sukuriant pastovų magnetinį lauką.
Kiuri temperatūra feromagnetams
Magnetinę sąveiką palaiko mainų sąveika; kitu atveju šiluminis sutrikimas įveiktų magnetinius momentus. Keitimosi sąveika turi nulinę tikimybę, kad lygiagrečiai elektronai užims tą patį laiko tašką, o tai reiškia, kad medžiagoje pageidautina lygiagreti lygiagrečiai. Boltzmanno faktorius labai prisideda, nes pageidauja, kad sąveikaujančios dalelės būtų išlygiuotos ta pačia kryptimi. Tai lemia tai, kad feromagnetai turi stiprius magnetinius laukus ir aukštą Curie temperatūros apibrėžimą apie 1000 K.
Ferimagnetinės medžiagos yra magnetinės, jei nėra taikomo magnetinio lauko, ir yra sudarytos iš dviejų skirtingų jonų.
Spontaniškas magnetizmas
Kai nėra magnetinio lauko, medžiaga turi spontanišką magnetizmą, atsirandantį dėl sutvarkytų magnetinių momentų; tie. ferimagnetizmui to paties joninio momento magnetiniai momentai išlygiuojami viena kryptimi su tam tikra reikšme, o kito jono magnetiniai momentai nukreipiami priešinga kryptimi su skirtinga verte. Kadangi priešingų krypčių magnetiniai momentai yra skirtingo dydžio, atsiranda spontaniškas magnetizmas ir yra magnetinis laukas.
Kas vyksta žemiau Curie taško?
Remiantis šiuolaikine feroelektrika, Curie temperatūra turi savo apribojimų. Kaip ir feromagnetinės medžiagos, magnetinę sąveiką palaiko mainų sąveika. Tačiau momentų orientacijos yra antilygiagrečios, o tai lemia gryną impulsą, atimant jų impulsą vienas iš kito.
Žemiau Curie temperatūros kiekvieno jono atomai yra lygiagrečiai su skirtingais momentais, sukeliančiais spontanišką magnetizmą; medžiaga yra ferimagnetinė. Virš Curie temperatūros medžiaga yra paramagnetinė, nes atomai praranda tvarkingus magnetinius momentus, kai medžiaga patiria fazinį virsmą.
Smailės temperatūra ir magnetizmas
Medžiaga turi vienodus magnetinius momentus, išlygintus priešingomis kryptimis, todėl esant nuliui magnetinio momento ir nulinio magnetizmo visose temperatūrose, žemesnėse už Néel temperatūrą. Antiferomagnetinės medžiagos yra silpnai įmagnetintos nesant magnetinio lauko.
Kaip ir feromagnetines medžiagas, magnetinę sąveiką palaiko mainų sąveika, kuri neleidžia šiluminiams sutrikimams įveikti silpną magnetinių momentų sąveiką. Kai atsiranda sutrikimas, jis yra Neel temperatūros.
Feromagnetinės medžiagos savybės pasireiškia tik esant žemesnei nei Kiuri taško temperatūrai.
Didžioji dauguma atomų turi savo magnetinį lauką. Beveik bet kuris atomas gali būti laikomas mažu magnetu su šiaurės ir pietų poliais. Šis magnetinis efektas paaiškinamas tuo, kad elektronai, judėdami orbitomis aplink atomo branduolį, sukuria mikroskopines elektros sroves, kurios sukuria magnetinius laukus. cm. Oerstedo atradimas). Sudėjus visų atomo elektronų sukeltus magnetinius laukus, gauname bendrą atomo magnetinį lauką.
Daugumoje medžiagų atomų magnetiniai laukai yra orientuoti atsitiktinai, todėl jie abipusiai užgęsta. Tačiau kai kuriose medžiagose (visų pirma lydiniuose, kuriuose yra geležies, nikelio ar kobalto) atomai yra išdėstyti taip, kad jų magnetiniai laukai būtų nukreipti viena kryptimi ir sustiprintų vienas kitą. Dėl to tokios medžiagos gabalas yra apsuptas magnetinio lauko. Iš šių medžiagų vadinama feromagnetai, nes juose dažniausiai yra geležies, ir gauna nuolatiniai magnetai.
Norėdami suprasti, kaip susidaro feromagnetai, įsivaizduokite raudonai įkaitusios geležies gabalą. Dėl aukštos temperatūros atomai jame juda labai greitai ir chaotiškai, nepaliekant vietos atominiams magnetiniams laukams rikiuoti viena kryptimi. Tačiau temperatūrai mažėjant, šiluminis judėjimas susilpnėja ir ima vyrauti kiti efektai. Geležyje (ir kai kuriuose kituose metaluose) jėga veikia atominiame lygmenyje, kad sujungtų gretimų atomų magnetinius dipolius.
Ši tarpatominės sąveikos jėga, vadinama mainų jėga, pirmą kartą aprašė Werneris Heisenbergas ( cm. Heisenbergo neapibrėžtumo principas). Taip yra dėl to, kad du gretimi atomai gali keistis išoriniais elektronais, o šie elektronai vienu metu pradeda priklausyti abiem atomams. Keitimo jėga tvirtai suriša metalo kristalinės gardelės atomus ir daro jų magnetinius laukus lygiagrečius ir nukreiptus viena kryptimi. Dėl to gretimų atomų tvarkingi magnetiniai laukai yra tarpusavyje sustiprinami, o ne užgesinami. Ir šį poveikį galima pastebėti 1 mm 3 dydžio medžiagos tūryje, kuriame yra iki 10 16 atomų. Atomai tokių magnetinis domenas (cm.žemiau) yra išdėstyti taip, kad turėtume gryną magnetinį lauką.
Aukštoje temperatūroje šios jėgos veikimą apsunkina terminis atomų judėjimas, o žemoje temperatūroje atominiai magnetiniai laukai gali vienas kitą sustiprinti. Temperatūra, kurioje vyksta šis perėjimas, vadinama Curie taškas metalas – jį atradusio prancūzų fiziko Pierre'o Curie garbei.
Tiesą sakant, feromagnetų struktūra yra daug sudėtingesnė, nei aprašyta aukščiau. Paprastai atskiri domenai apima tik kelis tūkstančius atomų, kurių magnetiniai laukai yra vienakrypčiai, tačiau skirtingų sričių laukai nukreipiami atsitiktinai ir visumoje medžiaga neįmagnetinama. Todėl paprastas geležies gabalas neturi magnetinių savybių. Tačiau tam tikromis sąlygomis feromagnetą sudarančių domenų magnetiniai laukai taip pat yra sutvarkyti (pavyzdžiui, kai karšta geležis atvėsta stipriame magnetiniame lauke). Ir tada mes gauname nuolatinį magnetą. Curie taško buvimas taip pat paaiškina, kodėl, kai nuolatinis magnetas yra stipriai kaitinamas, tam tikru momentu jis baigiasi. išmagnetinimas.
Marie Sklodowska Curie, 1867-1934
lenkų, vėliau prancūzų chemikas. Ji gimė Varšuvoje inteligentų šeimoje sunkiu Lenkijos okupacijos laikotarpiu, kuris atiteko Lenkijai. Mokydamasi mokykloje ji padėjo mamai išlaikyti pensioną, ten tarnavo tarnaite. Baigusi mokyklą, ji kurį laiką dirbo guvernante pasiturinčiose šeimose, norėdama užsidirbti pinigų, kad gautų medicinos išsilavinimą savo seseriai. Šiuo laikotarpiu Sklodowskos sužadėtuvės su jaunuoliu iš šeimos, kurioje ji tarnavo (tėvai laikė tokią sūnaus santuoką neverta savo socialinio statuso ir praleido puikią progą pagerinti savo šeimos genofondą) nuliūdino. jaunikio tėvai. Po to, kai sesuo Paryžiuje įgijo medicininį išsilavinimą, pati Sklodowska išvyko ten studijuoti.
Puikūs stojamųjų fizikos ir matematikos egzaminų rezultatai patraukė didelį pirmaujančių prancūzų mokslininkų dėmesį į jauną lenką. Rezultatas buvo jos sužadėtuvės 1894 m. su Pierre'u Curie ir jos santuoka kitais metais. Tais metais radioaktyvumo reiškinio tyrimai buvo tik prasidėję, o darbo šioje srityje buvo daug. Pierre'as ir Marie Curie ėmėsi iš Bohemijoje iškastų rūdų išgauti radioaktyvius mėginius ir juos tyrinėti. Dėl to sutuoktiniams pavyko vienu metu atrasti keletą naujų radioaktyvių elementų ( cm. Radioaktyvusis skilimas), iš kurių vienas jų garbei buvo pavadintas curium, o kitas – poloniu Marijos tėvynės garbei. Už šiuos tyrimus Curie kartu su Henri Becquerel (1852–1908), atradusiu rentgeno spindulius, 1903 m. buvo apdovanoti Nobelio fizikos premija. Marie Curie pirmoji sukūrė terminą „radioaktyvumas“ – pagal pirmojo Curie atrasto radioaktyvaus elemento radžio pavadinimą.
Po tragiškos Pierre'o mirties 1906 m. Marie Curie atsisakė Sorbonos universiteto siūlomos pensijos ir tęsė savo tyrimus. Jai pavyko įrodyti, kad dėl radioaktyvaus skilimo vyksta cheminių elementų transmutacija, ir taip padėjo pamatus naujai gamtos mokslų šakai - radiochemijai. Už šį darbą Marie Curie 1911 metais buvo apdovanota Nobelio chemijos premija ir tapo pirmąja mokslininke, du kartus laimėjusia prestižiškiausią premiją už gamtos mokslų pasiekimus. (Tais pačiais metais Paryžiaus mokslų akademija atmetė jos kandidatūrą ir nepriėmė Marie Curie į savo gretas. Matyt, dviejų Nobelio premijų akademikų džentelmenams nepakako įveikti jų polinkį į diskriminaciją dėl tautybės ir lyties .)
Pirmojo pasaulinio karo metais Marie Curie užsiėmė aktyviais taikomaisiais medicinos tyrimais, fronte dirbo su nešiojamu rentgeno aparatu. 1921 m. Amerikoje buvo atidarytas abonementas, skirtas surinkti lėšas 1 gramui gryno radžio Marie Curie, kurio jai reikėjo tolesniems tyrimams. Per pergalingą kelionę po Ameriką su viešomis paskaitomis JAV prezidentas Warrenas Hardingas Curie įteikė tauriojo radioaktyvaus metalo dėžutės raktą.
Paskutiniai Marie Curie gyvenimo metai buvo kupini svarbių tarptautinių iniciatyvų mokslo ir medicinos srityje. Trečiojo dešimtmečio pradžioje Marie Curie sveikata smarkiai pablogėjo – per ilgus eksperimentus gautos didžiulės radioaktyviosios spinduliuotės dozės ją paveikė – 1934 metais ji mirė sanatorijoje Prancūzijos Alpėse.
Pierre'as Curie, 1859-1906
prancūzų fizikas. Gimė Paryžiuje garsaus gydytojo šeimoje. Išsilavinimą įgijo namuose. Iš pradžių Sorbonoje studijavo farmakologiją, bet labai greitai susidomėjo gamtos mokslų eksperimentais su kristalais, kuriuos atliko jo brolis Jacques'as, o galiausiai tapo Fizikos ir chemijos mokyklos (École de Physique et Chimie) direktoriumi. 1895 m. jis vedė Maria Sklodowska ir tais pačiais metais apgynė daktaro disertaciją apie paramagnetų magnetines savybes. cm. Curie dėsnį). Kartu su žmona pačiomis sunkiausiomis darbo sąlygomis jis mokykloje atliko eksperimentus, siekdamas tirti radioaktyviųjų medžiagų savybes. 1904 m. buvo paskirtas į Sorbonos fizikos profesoriaus ir laboratorijos (netrukus pertvarkytos į Radžio institutą) direktoriaus pareigas. 1906 m. balandį Pierre'as Curie žuvo per juokingą avariją, papuolęs po kabinos ratais. Jis net nespėjo sukomplektuoti naujos laboratorijos įrangos.
Antrosios rūšies fazių perėjimai
FAZINIAI PERĖJIMAI (fazinės transformacijos), medžiagos perėjimai iš vienos fazės į kitą, vykstantys esant temperatūrai, slėgiui ar veikiant bet kokiems kitiems išoriniams veiksniams, pavyzdžiui, magnetiniams ar elektriniams laukams.
Antrosios eilės faziniai perėjimai – tai faziniai virsmai, kai antrieji termodinaminių potencialų išvestiniai slėgio ir temperatūros atžvilgiu staigiai keičiasi, o pirmieji jų dariniai keičiasi palaipsniui. Iš to visų pirma išplaukia, kad antrosios rūšies fazinio virsmo metu medžiagos energija ir tūris nesikeičia, tačiau kinta jos šiluminė talpa, suspaudžiamumas, įvairūs jautrumai ir kt.
Antrosios eilės fazių perėjimus lydi medžiagos simetrijos pasikeitimas. Simetrijos pokytis gali būti susijęs su tam tikro tipo atomų poslinkiu kristalinėje gardelėje arba su medžiagos tvarkos pasikeitimu.
Daugeliu atvejų fazė su didesne simetrija (t. y. įskaitant visas kitos fazės simetrijas) atitinka aukštesnę temperatūrą, tačiau yra ir išimčių. Pavyzdžiui, einant per Rošelio druskos apatinį Curie tašką, fazė, atitinkanti žemesnę temperatūrą, turi rombinę simetriją, o fazė, atitinkanti aukštesnę temperatūrą, turi monoklininę simetriją.
Norint kiekybiškai apibūdinti simetriją antros eilės fazės perėjimo metu, įvedamas eilės parametras, kuris įgauna nenulines reikšmes fazėje su didesne simetrija ir identiškai išnyksta netvarkingoje fazėje.
Curie temperatūra
Curie temperatūros magnetinis laukas
Curie temperatūra yra antros eilės fazinio virsmo temperatūra, susijusi su nepertraukiamu medžiagos simetrijos savybių pasikeitimu (pavyzdžiui, magnetinė - feromagnetuose, elektrinė - visuose feroelektrikuose, kristalinė-cheminė - tvarkinguose lydiniuose) . Pavadintas P. Curie vardu. Esant žemesnei nei Curie taško temperatūrai, feromagnetai turi spontanišką (spontanišką) įmagnetėjimą ir tam tikrą magnetinio kristalo simetriją. Curie taške () feromagneto atomų šiluminio judėjimo intensyvumas yra pakankamas, kad sunaikintų spontanišką jo įmagnetinimą ("magnetinę tvarką") ir pakeistų simetriją, todėl feromagnetas tampa paramagnetu. Panašiai antiferomagnetuose (vadinamajame antiferomagnetiniame Curie taške arba Néelio taške) sunaikinama jiems būdinga magnetinė struktūra (magnetinės subgardelės), o antiferomagnetai tampa paramagnetais. Visuose feroelektrikuose ir antiferoelektrikuose atomų šiluminis judėjimas sumažina kristalinės gardelės vienetinių elementų elektrinių dipolių spontanišką sutvarkytą orientaciją iki nulio. Tvarkinguose lydiniuose Curie taške (lydinių atveju jis dar vadinamas Kurnakovo tašku) lydinio komponentų atomų (jonų) išsidėstymo tolimosios tvarkos laipsnis tampa lygus nuliui.
Taigi visais antros eilės fazių perėjimų atvejais (pavyzdžiui, Curie taškas), kai medžiaga išnyksta, susidaro vienokios ar kitokios atominės „tvarkos“ (tvarkinga magnetinių ar elektrinių momentų orientacija, ilgo nuotolio tvarka atomai virš kristalinės gardelės vietų lydiniuose ir kt.) P.). Konkretūs daugelio fizikinių savybių (pavyzdžiui, šiluminės talpos, magnetinio jautrumo ir kt.) pokyčiai vyksta medžiagoje netoli Curie taško, pasiekiant maksimumą ties, kuri paprastai naudojama tiksliai nustatyti fazinio virsmo temperatūrą.
Skaitinės Curie temperatūros vertės pateikiamos specialiose žinynuose.
Curie temperatūrą galima nustatyti iš įmagnetinimo temperatūros priklausomybės, ekstrapoliuojant stačią priklausomybės dalį į temperatūros ašį.
Kadangi pavyzdžio įmagnetinimo matavimas magnetometru vyksta gana stipriame išoriniame magnetiniame lauke, netoli Curie taško, feromagneto-paramagneto perėjimas išsitepa dėl didėjančio paraproceso augimo didėjant temperatūrai. .
Curie temperatūros nustatymo metodai
Toliau pateikiami gana paprasti ir gerai žinomi dalykai
1) pagal didžiausią elektrinės varžos temperatūros koeficientą
2) neigiamo galvanomagnetinio poveikio maksimumu (dėl proporcingumo) R)
3) išnykus savaiminiam įmagnetėjimui M (T) arba išvestinės dM / dT priklausomybės minimumu.
4) pradiniam pralaidumui išnykus
5) iš izoterminių savitosios šilumos Cmagn (T) matavimų nuliniuose ir nuliniuose magnetiniuose laukuose. Curie taške yra specifinės šilumos išvestinės maksimumas
Šiame darbe pateikiamas Curie taško nustatymo metodas, naudojant jautrumo padidėjimą silpnuose magnetiniuose laukuose, kylant temperatūrai. Jautrumo h elgesys šalia Curie taško, remiantis esamomis teorijomis, aprašomas tokia forma:
h ~ g (T - TC) -1 (1)
kur r gali svyruoti intervale nuo 1,26 iki 1,4. Iš (1) išplaukia, kad esant T> TC, reikšmė h> 0. Priklausomybės maksimumas h = h (T) ryškiai išreikštas tik grynoms feromagnetinėms medžiagoms. Heterogeninėse medžiagose, kuriose yra struktūrinių trūkumų, priemaišų, kreivė h = h (T) TS srityje yra neryški. Ferimagnetams dėl neekvivalentiškų magnetinių subgardelių abipusės įtakos maksimalus h yra mažiau ryškus, lyginant su feromagnetais. Šiuo atveju Curie taškui patartina paimti temperatūrą, atitinkančią tiesių, kurios apytiksliai kylančios ir mažėjančios atkarpos, susikirtimo tašką, atsižvelgiant į priklausomybę TS srityje.
Belov-Goryagi metodas naudoja termodinaminio potencialo C Landau išplėtimą įmagnetinimo galių serijoje su atitinkamu kiekvienos galios koeficientu.
Į termodinaminės pusiausvyros būseną
Rodomos reikšmės naudojamos.
Kur M0 yra soties įmagnetinimas, TC yra Curie temperatūros santykis (2), paverčiamas į formą
Dešinėje santykio (3) pusėje esantys koeficientai yra sumažintos temperatūros funkcijos ir yra išplėsti Taylor serijoje šalia Curie temperatūros, ty esant φ = 1.
Koeficientas a gali būti nustatytas iš izoterminio lauko priklausomybių įmagnetinimo, o kadangi esant T? TC a = 0, ši savybė gali būti naudojama Curie temperatūrai nustatyti.
