Trecerea fierului de la o stare feromagnetică la o stare paramagnetică
Trecerea fierului de la o stare feromagnetică la una paramagnetică poate fi demonstrată cu ușurință prin cele mai simple mijloace. Am luat niște sârmă de fier încolăcită grosime de aproximativ un milimetru (de tipul celor folosite pentru a fixa dopurile sticlelor de șampanie) și am legat-o cu o bucată lungă de sârmă de cupru foarte subțire de gâtul sticlei. Pe lateral am fixat un magnet scos dintr-un radio vechi.
A fost necesar să plasați sârma de fier lângă magnet în așa fel încât să „atârne în aer”: pe de o parte, este atras de magnet, dar sârma de cupru nu permite fierului să se apropie. După aceea, am îndepărtat firul de fier de magnet, astfel încât să mai atârne în aer, dar era pe punctul de a cădea.
Manipulările descrise nu au fost ușor de efectuat: încă o dată ești convins că câmpul magnetic oferă o atracție puternică, dar cu distanță slăbește rapid. Merită să mutați sârma de fier puțin mai aproape - și se va lipi ferm de magnet, puțin mai departe - și va cădea sub propria greutate.
Magnetismul nu este gravitație. Pe de o parte, forțele gravitaționale sunt slabe: poți ridica o piatră care trage întregul Pământ - o planetă uriașă. Dar, pe de altă parte, nu poți scăpa de gravitația pământului - chiar și pe Lună: odată cu distanța, forța gravitațională scade mult mai lent decât magnetismul.
Îmi amintește de un incident din carte. fizica uimitoare .
„... a apărut un proiect fantastic pentru a salva navele de ghiulele inamice. Ideea a fost de a instala magneți puternici pe navă către inamic, acoperiți cu armură groasă. Nucleele inamicului trebuiau atrase de un magnet din apropiere, să se întoarcă în el. direcție și sparge împotriva blindajului puternic Restul navei ar fi putut fi lăsat neprotejat.
În principiu, totul era adevărat, cu excepția faptului că nici cel mai puternic dintre magneți nu poate acționa la distanță mare. Imaginați-vă că avem un magnet care poate atrage 10 tone de fier la o distanță de 1 cm. Acesta este un magnet foarte puternic. Deci, dacă mai mișcăm obiectul util cu încă 1 cm, atunci forța de atracție va scădea de 8 ori! La o distanta de 1 m, forta de atractie va scadea cu un factor de 1.000.000 si nu se poate vorbi de vreo atractie a nucleelor.
Dar în secolul trecut, ei încă nu știau cum să calculeze puterea magneților și o astfel de armură cu magnet a fost totuși construită în 1887. Acest magnet a atras o placă de oțel, astfel încât a fost nevoie de o forță de 10 tone pentru a-l rupe. Patru miezuri de 120 de kilograme atârnau unul după altul pe stâlpul unui magnet. Dar la 2 m de magnet, oamenii care aveau obiecte de oțel în buzunare abia au simțit efectul magnetului. Nu era nimic de gândit despre atracția nucleelor inamice. Adevărat, un astfel de magnet a acționat pe acul busolei timp de 10 km. "
Acum să începem experimentul. Un fir de fier spiralat „atârnat” lângă magnet: feromagnetul este atras de câmpul magnetic și tinde să se apropie de magnet. Doar firul de cupru îl împiedică de asta. Ce se întâmplă dacă un feromagnet se transformă într-un paramagnet? Am luat arzatorul si am indreptat flacara spre sarma de fier (avand grija sa nu ating magnetul cu flacara). Firul s-a încălzit până la o strălucire roșie (parțial - până la galben), a început să se îndepărteze încet de magnet - „sac” și, în cele din urmă, a căzut. După răcire, firul a început să fie atras din nou de magnet, iar experimentul a putut fi repetat de multe ori.
Când firul este încălzit, fierul de călcat ajunge la temperatura Curie și devine un paramagnet. Atracția pentru magnet a fost păstrată, dar a slăbit brusc - ca urmare, firul a căzut sub propria greutate. Când firul a ieșit din flacără, s-a răcit rapid și a devenit din nou un feromagnet: ar fi fost atras din nou de magnet dacă nu s-ar fi îndepărtat de el când a căzut.
Dar, poate, încălzirea nu are nimic de-a face cu asta: fluxul de gaze din arzător pur și simplu „a explodat” firul? A efectuat un experiment de control: a deschis alimentarea cu gaz la maximum, dar nu a aprins flacăra. Când a trimis fluxul la sârmă, „atârnând” lângă magnet, nu a făcut nicio impresie asupra ei.
Permiteți-mi să vă reamintesc că pentru fier, temperatura Curie este de 770 ° C - din punct de vedere practic, aceasta este mult. De aceea, pentru experiment a fost ales un fir ușor de fier - ar fi mai dificil să încălziți un obiect mai masiv până la punctul Curie. Chiar și în cazul unui fir, doar o parte din acesta a ajuns în punctul Curie, dar acest lucru este suficient - principalul lucru este să încălziți cu o flacără exact acele secțiuni ale firului care sunt cele mai apropiate de magnet (rețineți că forțele magnetice sunt cu rază scurtă de acțiune: atracția secțiunilor îndepărtate ale firului către magnet nu este suficientă pentru a-l ține în aer). În orice caz, ai nevoie de un arzător bun, cu o flacără relativ îngustă.
_______________________________________________
Feromagneții sunt substanțe care sub o anumită temperatură (punctele Curie) au magnetizare spontană, în absența unui câmp magnetic extern (x> 1, la t° mică are magnetizare spontană, care variază foarte mult sub acțiunea forțelor externe, histerezisul este caracteristică).
Histerezis magnetic - decalajul inducției magnetice din câmpul de magnetizare extern, datorită faptului că inducția magnetică depinde de valoarea sa anterioară. O consecință a ireversibilității proceselor de magnetizare.
Un domeniu este o regiune macroscopică dintr-un cristal magnetic în care orientarea vectorului de magnetizare omogenă spontană (la t° sub punctul Curie) este rotită sau deplasată într-un anumit mod în raport cu direcțiile vectorului corespunzător din domeniile învecinate.
Punctul Curie este temperatura unei tranziții de fază de ordinul doi asociată cu o schimbare asemănătoare unui salt a proprietăților de simetrie ale unei substanțe (în feromagneți - magnetic).
La feromagneți, datorită parametrului mare al rețelei cristaline, într-o stare cu o suprapunere puternică a funcțiilor de undă ale electronilor cu spini antiparaleli, apare energia de repulsie electrostatică, care crește semnificativ energia sistemului spre deosebire de cea minimă. energie atunci când funcțiile de undă ale electronilor sunt stoarse în stări separate cu orientarea paralelă a spinilor.
Oscilații electromagnetice amortizate libere.
Oscilații amortizate - oscilații, energie cat. scade in timp.
Caracterizat prin faptul că amplitudinea oscilaţiilor A yavl. funcția descrescătoare. De obicei, amortizarea are loc sub acțiunea forțelor de rezistență ale mediului, cel mai adesea exprimată ca o dependență liniară de viteza oscilațiilor sau pătratul acesteia.
este valoarea amplitudinii sarcinilor la momentul t = 0
45. Contor oscilator de energie. Oscilații electromagnetice libere neamortizate.
Electromag. fluctuații – mărimi electrice și magnetice care se modifică periodic în timp într-un circuit electric.
Circuitul oscilant ideal este electric. circuit, constă dintr-o bobină cu o inductanță L și un condensator cu o capacitate C. (Rezistența R este prezentă într-un circuit real). Rezistența electrică a unui circuit ideal = 0.
Oscilații electromagnetice libere în circuit - o schimbare periodică a sarcinii de pe înfășurările condensatorului, puterea curentului și tensiunea din circuit are loc fără consum de energie din surse externe.
Acea. apariția oscilațiilor electromagnetice libere în circuit se datorează reîncărcării condensatorului și apariției EMF de auto-inducție în bobină, care asigură această „încărcare”. Vibrațiile sunt armonice. lege.
Puterea magnetismului este determinată de așa-numitul „moment magnetic” - momentul dipol din interiorul unui atom, care provine din momentul unghiular și spinul electronilor. Materialele au structuri diferite de momente magnetice intrinseci în funcție de temperatură. Punctul Curie este temperatura la care momentele magnetice intrinseci ale unui material se modifică.
Magnetismul permanent se datorează alinierii momentelor magnetice, iar magnetismul indus este creat atunci când momentele magnetice dezordonate sunt forțate să se alinieze într-un câmp magnetic aplicat. De exemplu, momentele magnetice ordonate (feromagnetice) se schimbă și devin dezordonate (paramagnetice) la temperatura Curie. Temperaturile mai ridicate fac magneții mai slabi, deoarece magnetismul spontan are loc numai sub temperatura Curie - aceasta este una dintre principalele caracteristici ale unor astfel de fenomene spontane. Susceptibilitatea magnetică deasupra temperaturii Curie poate fi calculată din legea Curie-Weiss, care este derivată din legea Curie.
Utilizare și formule
Prin analogie cu materialele feromagnetice și paramagnetice, temperatura Curie poate fi folosită și pentru a descrie între feroelectricitate și paraelectricitate. În acest context, parametrul de ordine este polarizarea electrică care trece de la o valoare finită la zero pe măsură ce temperatura crește peste temperatura Curie.
Momentele magnetice sunt momente dipol permanente în interiorul unui atom, care conțin un moment de electroni conform relației μl = el / 2me, unde me este masa electronului, μl este momentul magnetic, l este momentul unghiular, fără de care este dificil de calculați temperatura Curie; acest raport se numește giromagnetic.
Electronii dintr-un atom contribuie la momente magnetice din propriul moment unghiular și din momentul lor orbital în jurul nucleului. Momentele magnetice din nucleu sunt neglijabile în contrast cu momentele magnetice de la electroni. Contribuțiile termice duc la energii de electroni mai mari, care perturbă ordinea și perturbă alinierea dintre dipoli.
Particularități
Materialele ferimagnetice și antiferomagnetice au structuri diferite de moment magnetic. La o anumită temperatură Curie a materialului, aceste proprietăți se schimbă. Trecerea de la antiferomagnetic la paramagnetic (sau invers) are loc la temperatura Neel, care este similară cu temperatura Curie - aceasta este, de fapt, principala condiție pentru o astfel de tranziție.
Structurile feromagnetice, paramagnetice, ferimagnetice și antiferomagnetice constau din propriile momente magnetice. Dacă toți electronii din structura sunt perechi, aceste momente se anulează din cauza spinilor și momentelor unghiulare opuse. Astfel, chiar și atunci când se aplică un câmp magnetic, aceste materiale au proprietăți diferite și nu au o temperatură Curie - pentru fier, de exemplu, se folosește o temperatură complet diferită.
Materialul este paramagnetic doar peste temperatura lui Curie. Materialele paramagnetice sunt nemagnetice când nu există câmp magnetic și magnetice când este aplicat un câmp magnetic. Când nu există câmp magnetic, materialul are momente magnetice dezordonate; adică atomii sunt asimetrici și nu sunt aliniați. Când este prezent un câmp magnetic, momentele magnetice sunt rearanjate temporar paralel cu câmpul aplicat, atomii sunt simetrici și aliniați. Momentele magnetice aliniate într-o singură direcție sunt cauza câmpului magnetic indus.
Pentru paramagnetism, acest răspuns la un câmp magnetic aplicat este pozitiv și este cunoscut sub numele de susceptibilitate magnetică. Susceptibilitatea magnetică se aplică numai peste temperatura Curie pentru stările dezordonate.
Dincolo de punctul Curie
Deasupra temperaturii Curie, atomii sunt excitați și orientările spinului devin randomizate, dar pot fi rearanjate de câmpul aplicat, de exemplu. materialul devine paramagnetic. Tot ce este sub temperatura Curie este un spațiu a cărui structură internă a suferit deja o tranziție de fază, atomii sunt ordonați și materialul în sine a devenit feromagnetic. Câmpurile magnetice induse de materialele paramagnetice sunt foarte slabe în comparație cu câmpurile magnetice ale materialelor feromagnetice.
Materialele sunt doar feromagnetice sub temperaturile Curie respective. Materialele ferromagnetice sunt magnetice în absența unui câmp magnetic aplicat.
Când nu există câmp magnetic, materialul are o magnetizare spontană rezultată din momente magnetice ordonate. Adică, pentru feromagnetism, atomii sunt simetrici și aliniați în aceeași direcție, creând un câmp magnetic constant.
Temperatura curie pentru feromagneți
Interacțiunile magnetice sunt ținute împreună prin interacțiuni de schimb; altfel dezordinea termica ar depasi momentele magnetice. Interacțiunea de schimb are probabilitatea zero ca electronii paraleli să ocupe același punct în timp, ceea ce implică o aliniere paralelă preferențială a materialului. Factorul Boltzmann are o contribuție semnificativă, deoarece preferă ca particulele care interacționează să fie aliniate în aceeași direcție. Acest lucru are ca rezultat feromagneții care au câmpuri magnetice puternice și definiții ridicate ale temperaturii Curie de aproximativ 1000 K.
Materialele ferimagnetice sunt magnetice în absența unui câmp magnetic aplicat și sunt compuse din doi ioni diferiți.
Magnetism spontan
Când nu există câmp magnetic, materialul are magnetism spontan rezultat din momente magnetice ordonate; acestea. pentru ferimagnetism, momentele magnetice ale aceluiași moment ionic sunt aliniate într-o direcție cu o anumită mărime, în timp ce momentele magnetice ale altui ion sunt în direcția opusă cu o mărime diferită. Deoarece momentele magnetice au mărimi diferite în direcții opuse, există magnetism spontan și există un câmp magnetic.
Ce se întâmplă sub punctul Curie?
Potrivit feroelectricilor moderni, temperatura Curie are limitările sale. La fel ca materialele feromagnetice, interacțiunile magnetice sunt ținute împreună prin interacțiuni de schimb. Oricum, orientările momentelor sunt anti-paralele, ceea ce are ca rezultat un impuls net prin scăderea impulsului lor unul de la celălalt.
Sub temperatura Curie, atomii fiecărui ion sunt aliniați în paralel cu momente diferite provocând magnetism spontan; materialul este ferimagnetic. Peste temperatura Curie, materialul este paramagnetic, deoarece atomii își pierd momentele magnetice ordonate atunci când materialul trece printr-o tranziție de fază.
Néel temperatura și magnetismul
Materialul are momente magnetice egale aliniate în direcții opuse, rezultând un moment magnetic zero și un magnetism zero la toate temperaturile sub temperatura Néel. Materialele antiferomagnetice sunt slab magnetizate în absența unui câmp magnetic.
La fel ca materialele feromagnetice, interacțiunile magnetice sunt ținute împreună prin interacțiuni de schimb, împiedicând dezordinea termică să depășească interacțiunile slabe de moment magnetic. Când apare tulburarea, aceasta este la temperatura Neel.
Proprietățile feromagnetice ale unei substanțe apar numai la temperaturi sub punctul Curie.
Marea majoritate a atomilor au propriul lor câmp magnetic. Aproape orice atom poate fi reprezentat ca un mic magnet cu un pol nord și sud. Acest efect magnetic se explică prin faptul că electronii, atunci când se deplasează pe orbite în jurul nucleului atomic, creează curenți electrici microscopici, care generează câmpuri magnetice ( cm. descoperirea lui Oersted). Adăugând câmpurile magnetice induse de toți electronii atomului, obținem câmpul magnetic total al atomului.
În majoritatea substanțelor, câmpurile magnetice ale atomilor sunt orientate aleatoriu, drept urmare se anulează reciproc. Cu toate acestea, în unele substanțe și materiale (în primul rând în aliaje care conțin fier, nichel sau cobalt), atomii sunt ordonați în așa fel încât câmpurile lor magnetice să fie direcționate într-o direcție și să se întărească reciproc. Ca rezultat, o bucată dintr-o astfel de substanță este înconjurată de un câmp magnetic. Dintre aceste substante, numite feromagneți, deoarece de obicei conțin fier și primesc magneți permanenți.
Pentru a înțelege cum se formează feromagneții, imaginați-vă o bucată de fier fierbinte. Datorită temperaturii ridicate, atomii din ea se mișcă foarte rapid și aleatoriu, fără a lăsa loc pentru ordonarea câmpurilor magnetice atomice într-o singură direcție. Cu toate acestea, pe măsură ce temperatura scade, mișcarea termică slăbește și alte efecte încep să domine. În fier (și în alte metale) la nivel atomic, există o forță care tinde să combine dipolii magnetici ai atomilor vecini între ei.
Această forță de interacțiune interatomică, numită schimb de putere, a fost descris pentru prima dată de Werner Heisenberg ( cm. principiul incertitudinii lui Heisenberg). Se datorează faptului că doi atomi vecini pot face schimb de electroni externi, iar acești electroni încep să aparțină simultan ambilor atomi. Forța de schimb leagă ferm atomii din rețeaua cristalină a metalului și face câmpurile lor magnetice paralele și direcționate în aceeași direcție. Ca rezultat, câmpurile magnetice ordonate ale atomilor învecinați sunt îmbunătățite reciproc, mai degrabă decât anulate. Iar un astfel de efect poate fi observat într-un volum de materie de ordinul a 1 mm 3, care conține până la 10 16 atomi. Atomi de asemenea domeniul magnetic (cm. de mai jos) sunt aliniate în așa fel încât să avem un câmp magnetic pur.
La temperaturi ridicate, acțiunea acestei forțe este împiedicată de mișcarea termică a atomilor, în timp ce la temperaturi scăzute, câmpurile magnetice atomice se pot întări reciproc. Temperatura la care are loc această tranziție se numește Punctul Curie metal - în onoarea fizicianului francez Pierre Curie care l-a descoperit.
În realitate, structura feromagneților este mult mai complicată decât cea descrisă mai sus. De obicei, domeniile individuale includ doar câteva mii de atomi ale căror câmpuri magnetice sunt unidirecționale, dar câmpurile diferitelor domenii sunt direcționate aleatoriu și, în ansamblu, materialul nu este magnetizat. Prin urmare, o bucată obișnuită de fier nu prezintă proprietăți magnetice. Totuși, în anumite condiții, câmpurile magnetice ale domeniilor care alcătuiesc un feromagnet sunt și ele ordonate (de exemplu, când fierul fierbinte se răcește într-un câmp magnetic puternic). Și apoi obținem un magnet permanent. Prezența punctului Curie explică și de ce, atunci când un magnet permanent este puternic încălzit, la un moment dat este complet. demagnetizare.
Marie Sklodowska Curie, 1867-1934
chimist polonez, apoi francez. Născut la Varșovia într-o familie de intelectuali în perioada dificilă a ocupației ruse care a căzut în mâna Poloniei. În timp ce studia la școală, ea și-a ajutat mama să întrețină o pensiune, slujind în ea ca menajeră. După ce a părăsit școala, ea a lucrat o perioadă ca guvernantă pentru familii bogate pentru a câștiga fonduri pentru educația medicală a surorii ei. În această perioadă, logodna lui Sklodowska cu un tânăr din familia în care a slujit (părinții considerau o astfel de căsătorie a fiului lor nedemnă de poziția lor socială și au ratat o ocazie genială de a-și îmbunătăți fondul genetic al familiei), supărați de mirele. părinţi, cade pe logodna lui Sklodowska. După ce sora ei a primit studii medicale la Paris, Sklodowska însăși a mers să studieze acolo.
Rezultatele strălucitoare ale examenelor de admitere la fizică și matematică au atras atenția sporită a oamenilor de știință francezi de frunte asupra tânărului polonez. Rezultatul a fost logodna ei în 1894 cu Pierre Curie și căsătoria cu el în anul următor. În acei ani, studiile asupra fenomenului de radioactivitate abia începuseră și nu avea un sfârșit de lucru în acest domeniu. Pierre și Marie Curie s-au ocupat de extragerea probelor radioactive din minereurile extrase în Boemia și de studiul lor. Drept urmare, cuplul a reușit să descopere mai multe elemente radioactive noi simultan ( cm. Dezintegrare radioactivă), dintre care unul a fost numit curium în onoarea lor și altul - poloniu în onoarea patriei Mariei. Pentru aceste studii, soții Curie au primit, împreună cu Henri Becquerel (1852-1908), cel care a descoperit razele X, Premiul Nobel pentru Fizică pentru 1903. Marie Curie a fost cea care a introdus prima dată termenul „radioactivitate” – după numele primului element descoperit de Curie al elementului radioactiv radiu.
După moartea tragică a lui Pierre în 1906, Marie Curie a refuzat pensia oferită de Universitatea Sorbona și și-a continuat cercetările. Ea a reușit să demonstreze că, ca urmare a dezintegrarii radioactive, are loc transmutarea elementelor chimice și, prin urmare, a pus bazele unei noi ramură a științelor naturale - radiochimia. Pentru această lucrare, Marie Curie a fost distinsă cu Premiul Nobel pentru Chimie în 1911 și a devenit primul om de știință care a câștigat de două ori cel mai prestigios premiu pentru realizările în științele naturii. (În același an, Academia de Științe din Paris i-a respins candidatura și nu a acceptat-o pe Marie Curie în rândurile sale. Se pare că două premii Nobel li s-au părut domnilor academicieni insuficiente pentru a depăși tendința lor de a discrimina pe motive naționale și de gen.)
În timpul Primului Război Mondial, Marie Curie a fost activă în cercetarea medicală aplicată, lucrând pe front cu un aparat portabil de raze X. În 1921, în America a fost deschis un abonament pentru a strânge fonduri pentru achiziționarea a 1 gram de radiu pur pentru Marie Curie, de care avea nevoie pentru cercetări ulterioare. În timpul turului ei triumfal prin America, cu prelegeri publice, cheia cutiei cu metal radioactiv prețios i-a fost prezentată lui Curie de însuși președintele american Warren Harding.
Ultimii ani din viața lui Marie Curie au fost plini de inițiative internaționale importante în știință și medicină. La începutul anilor 1930, starea de sănătate a Mariei Curie s-a deteriorat brusc - dozele uriașe de radiații primite de ea în timpul multor ani de experimente au fost afectate - iar în 1934 a murit într-un sanatoriu din Alpii francezi.
Pierre Curie, 1859-1906
fizician francez. Născut la Paris în familia unui medic proeminent. A primit educație la domiciliu. Inițial a studiat farmacologia la Sorbona, dar foarte curând a devenit interesat de experimentele de științe naturale cu cristale, care au fost conduse de fratele său Jacques, iar în cele din urmă a devenit director al Școlii de Fizică și Chimie (École de Physique et Chimie). În 1895 s-a căsătorit cu Maria Skłodowska și în același an și-a susținut teza de doctorat despre proprietățile magnetice ale paramagneților ( cm. legea Curie). Împreună cu soția sa, în cele mai grele condiții de muncă, a efectuat experimente la Școală pentru a studia proprietățile substanțelor radioactive. În 1904 a fost numit profesor de fizică și director al laboratorului (în curând transformat în Institutul Radioului) de la Sorbona. În aprilie 1906, Pierre Curie a murit într-un accident ciudat când a fost lovit de un taxi. Nici măcar nu a avut timp să completeze echipamentele noului său laborator.
Tranziții de fază de al doilea fel
TRANZIȚII DE FAZĂ (transformări de fază), tranziții ale unei substanțe de la o fază la alta, care apar cu o schimbare a temperaturii, presiunii sau sub influența oricăror alți factori externi, cum ar fi câmpurile magnetice sau electrice.
Tranzițiile de fază de al doilea fel sunt tranziții de fază în care derivatele secunde ale potențialelor termodinamice în raport cu presiunea și temperatură se modifică brusc, în timp ce derivatele lor prima se schimbă treptat. Din aceasta rezultă, în special, că energia și volumul unei substanțe nu se modifică în timpul unei tranziții de fază de ordinul doi, ci se modifică capacitatea sa de căldură, compresibilitatea, diferitele susceptibilități etc.
Tranzițiile de fază de al doilea fel sunt însoțite de o schimbare a simetriei materiei. Modificarea simetriei poate fi asociată cu deplasarea atomilor de un anumit tip în rețeaua cristalină, sau cu o modificare a ordinii substanței.
În cele mai multe cazuri, faza cu simetrie mai mare (adică, inclusiv toate simetriile celeilalte faze) corespunde temperaturilor mai ridicate, dar există și excepții. De exemplu, la trecerea prin punctul Curie inferior din sarea Rochelle, faza corespunzătoare temperaturii inferioare are simetrie rombică, în timp ce faza corespunzătoare temperaturii superioare are simetrie monoclinică.
Pentru a caracteriza cantitativ simetria în timpul unei tranziții de fază de ordinul doi, se introduce un parametru de ordine care ia valori diferite de zero în faza cu simetrie mai mare și este identic egal cu zero în faza dezordonată.
Temperatura Curie
câmp magnetic de temperatură curie
Temperatura Curie este temperatura unei tranziții de fază de al doilea fel, asociată cu o schimbare bruscă a proprietăților simetriei unei substanțe (de exemplu, magnetice - în feromagneți, electrice - toate feroelectrice, cristalo-chimice - în ordine. aliaje). Numit după P. Curie. La temperaturi sub punctul Curie, feromagneții au magnetizare spontană (spontană) și o anumită simetrie magneto-cristalină. În punctul Curie (), intensitatea mișcării termice a atomilor feromagnetului este suficientă pentru a distruge magnetizarea lui spontană („ordinea magnetică”) și a modifica simetria, ca urmare, feromagnetul devine paramagnet. În mod similar, în antiferomagneții la (la așa-numitul punct Curie antiferomagnetic sau punct Neel), are loc distrugerea structurii lor magnetice caracteristice (subrețele magnetice), iar antiferomagneții devin paramagneți. În toate feroelectricii și antiferoelectricii, mișcarea termică a atomilor reduce la zero orientarea ordonată spontan a dipolilor electrici ai celulelor elementare ale rețelei cristaline. În aliajele ordonate, în punctul Curie (se mai numește și punctul Kurnakov în cazul aliajelor), gradul de ordine pe distanță lungă în aranjarea atomilor (ionilor) componentelor aliajului devine egal cu zero.
Astfel, în toate cazurile de tranziții de fază de al doilea fel (cum ar fi punctul Curie) într-o substanță, dispare unul sau altul tip de „ordine” atomică (orientarea ordonată a momentelor magnetice sau electrice, ordinea pe distanță lungă în distribuție). a atomilor peste nodurile rețelei cristaline din aliaje etc.). P.). În apropierea punctului Curie, într-o substanță apar modificări specifice în multe proprietăți fizice (de exemplu, capacitatea de căldură, susceptibilitatea magnetică etc.), atingând un maxim la, care este de obicei folosit pentru a determina cu precizie temperatura de tranziție de fază.
Valorile numerice ale temperaturii Curie sunt date în cărți speciale de referință.
Temperatura Curie poate fi determinată din dependența de temperatură a magnetizării prin extrapolarea părții abrupte a dependenței la axa temperaturii.
Deoarece măsurarea magnetizării probei pe magnetometru are loc într-un câmp magnetic extern destul de puternic, în regiunea punctului Curie, tranziția feromagnet-paramagnet este murdară din cauza creșterii creșterii paraprocesului odată cu creșterea temperaturii. .
Metode de determinare a temperaturii Curie
Următoarele sunt relativ simple și bine cunoscute
1) în funcție de coeficientul maxim de temperatură al rezistenței electrice
2) în funcție de efectul galvanomagnetic negativ maxim (datorită proporționalității)R)
3) prin dispariția magnetizării spontane M(T), sau prin minimul dependenței derivatei dM/dT
4) prin permeabilitatea inițială zero
5) din măsurători izoterme ale capacității termice Cmagn(T) în câmpuri magnetice zero și nenule. În punctul Curie se observă derivata maximă a capacității termice
În această lucrare, prezentăm o metodă de determinare a punctului Curie, care utilizează efectul creșterii susceptibilității în câmpuri magnetice slabe odată cu creșterea temperaturii. Comportamentul susceptibilității h în regiunea punctului Curie este descris, conform teoriilor existente, sub forma:
h ~ g (T - TC) -1 (1)
unde r poate varia de la 1,26 la 1,4.Din (1) rezulta ca la T > TC valoarea h> 0. Maximul dependentei h = h(T) se pronunta numai pentru substantele feromagnetice pure. În materialele neomogene care conțin imperfecțiuni structurale, impurități, curba h = h(T) are o formă neclară în regiunea TS. Pentru ferimagneți, datorită influenței reciproce a subrețelelor magnetice neechivalente, h maximul este mai puțin pronunțat decât pentru feromagneți. În acest caz, este oportun să se ia ca punct Curie temperatura corespunzătoare punctului de intersecție al liniilor drepte, care aproximează porțiunile ascendente și descendente ale dependențelor din regiunea TS.
Metoda Belov-Goryaga folosește expansiunea lui Landau a potențialului termodinamic Z într-o serie de grade de magnetizare cu coeficientul corespunzător la fiecare grad.
Într-o stare de echilibru termodinamic
Se folosesc valorile date.
Unde M0 este magnetizarea de saturație, TC este relația de temperatură Curie (2) este convertită în formă
Coeficienții din dreapta relației (3) sunt funcții ale temperaturii reduse și sunt extinși într-o serie Taylor în vecinătatea temperaturii Curie, adică la φ=1.
Coeficientul a poate fi determinat din dependențele câmpului izoterm ale magnetizării și, deoarece la T ? TC a=0, această proprietate poate fi utilizată pentru a determina temperatura Curie.
