Paramagnetismin syyt, paramagneettiset materiaalit, esimerkit ja erot diamagnetismillä



paramagnetismi on magnetismin muoto, jossa tietyt materiaalit houkuttelevat heikosti ulkoinen magneettikenttä ja muodostavat sisäisiä magneettikenttiä, jotka on indusoitu sovellettavan magneettikentän suuntaan.

Toisin kuin monet ihmiset usein ajattelevat, magneettisia ominaisuuksia ei vähennetä vain ferromagneettisiin aineisiin. Kaikilla aineilla on magneettisia ominaisuuksia, vaikkakin heikommassa muodossa. Näitä aineita kutsutaan paramagneettisiksi ja diamagnetisiksi.

Tällä tavoin voidaan erottaa kaksi tyyppistä ainetta: paramagneettinen ja diamagnetinen. Magneettikentän läsnä ollessa paramagneettiset houkuttelevat kohti aluetta, jossa kentän intensiteetti on suurempi. Sen sijaan diamagnetiset houkuttelevat kentän alueelle, jossa intensiteetti on pienempi.

Kun magneettikenttien läsnä ollessa paramagneettiset materiaalit kokevat samanlaisen vetovoiman ja magneetit, joita magneetit kokevat. Kuitenkin, kun magneettikenttä katoaa, entropia päättyy indusoituun magneettiseen kohdistukseen.

Toisin sanoen, magneettikentät houkuttelevat paramagneettisia materiaaleja, vaikka niitä ei muunneta pysyvästi magnetisoiduiksi materiaaleiksi. Esimerkkejä paramagneettisista aineista ovat mm. Ilma, magnesium, platina, alumiini, titaani, volframi ja litium,.

indeksi

  • 1 Syyt
    • 1.1 Curie-laki
  • 2 Paramagneettiset materiaalit
  • 3 Parametrnetismin ja diamagnetismin erot
  • 4 Sovellukset
  • 5 Viitteet 

syyt

Paramagnetismi johtuu siitä, että tietyt materiaalit koostuvat atomeista ja molekyyleistä, joilla on pysyvät magneettiset hetket (tai dipolit), vaikka ne eivät olisi magneettikentän läsnä ollessa..

Magneettiset hetket johtuvat metallien ja muiden materiaalien, joissa on paramagneettisia ominaisuuksia, parittamattomien elektronien pyöriessä.

Puhtaassa paramagnetismissa dipolit eivät ole vuorovaikutuksessa toistensa kanssa, vaan ne on suunnattu satunnaisesti ulkoisen magneettikentän puuttuessa termisen sekoituksen seurauksena. Tämä tuottaa nolla magneettisen momentin.

Kuitenkin, kun magneettikenttää käytetään, dipolit pyrkivät kohdistumaan sovellettavan kentän kanssa, jolloin tuloksena on magneettinen nettomomentti mainitun kentän suunnassa ja lisätään ulkoiseen kenttään..

Joka tapauksessa dipolien kohdistaminen voidaan torjua lämpötilan vaikutuksella.

Tällä tavoin, kun materiaalia kuumennetaan, terminen sekoitus pystyy torjumaan vaikutusta, jonka magneettikenttä on dipoleihin ja magneettiset momentit suunnataan uudelleen kaoottisesti vähentäen indusoidun kentän intensiteettiä.

Curien laki

Ranskan fyysikko Pierre Curie kehitti Curie-lain kokeellisesti vuonna 1896. Sitä voidaan soveltaa vain, kun korkeat lämpötilat ovat läsnä ja paramagneettinen aine on heikojen magneettikenttien läsnä ollessa.

Tämä johtuu siitä, että se ei pysty kuvaamaan paramagnetismia, kun suuri osa magneettisista momenteista on kohdistettu.

Laissa säädetään, että paramagneettisen materiaalin magnetisointi on suoraan verrannollinen levitetyn magneettikentän voimakkuuteen. Se on nimeltään Curie-laki:

M = X = H = CH / T

Edellisessä kaavassa M on magnetointi, H on sovellettavan magneettikentän magneettivuon tiheys, T on Kelvinissä mitattu lämpötila ja C on vakio, joka on ominaista kullekin materiaalille ja jota kutsutaan Curie-vakiona..

Curie-lain havainnosta seuraa myös, että magnetointi on kääntäen verrannollinen lämpötilaan. Tästä syystä, kun materiaalia kuumennetaan, dipolit ja magneettiset hetket pyrkivät menettämään magneettikentän läsnäolon saavuttaman suuntauksen..

Paramagneettiset materiaalit

Paramagneettiset materiaalit ovat kaikkia materiaaleja, joilla on magneettinen läpäisevyys (aineen kapasiteetti houkutella tai kulkea magneettikentän läpi) samankaltaisia ​​kuin tyhjiön magneettinen läpäisevyys. Tällaisilla materiaaleilla on vähäinen ferromagnetismin taso.

Fysikaalisissa termeissä todetaan, että sen suhteellinen magneettinen läpäisevyys (jako materiaalin tai väliaineen läpäisevyyden ja tyhjiön läpäisevyyden välillä) on suunnilleen yhtä suuri kuin tyhjiön magneettinen läpäisevyys..

Paramagneettisista materiaaleista löytyy tietty tyyppinen materiaali, jota kutsutaan superparamagnetiseksi. Vaikka ne noudattavat Curie-lakia, näillä materiaaleilla on melko korkea Curie-vakioarvo.

Parametrnetismin ja diamagnetismin väliset erot

Se oli Michael Faraday, joka syyskuussa 1845 tajusi, että todellisuudessa kaikki materiaalit (ei vain ferromagnetit) reagoivat magneettikenttien läsnä ollessa.

Joka tapauksessa totuus on, että useimmilla aineilla on diamagnetinen merkki, koska elektronien parit yhdistyvät - ja siten päinvastaisella pyöräytyksellä - heikosti suosivat diamagnetismia. Päinvastoin, vain silloin, kun on olemassa parittomia elektroneja, tapahtuu diamagnetismi.

Sekä paramagnetisilla että diamagnetisilla materiaaleilla on heikko alttius magneettikentille, mutta kun taas ensimmäisessä se on positiivinen jälkimmäisessä, se on negatiivinen.

Magneettikenttä heikentää hieman diamagnetisia materiaaleja; Toisaalta paramagneettiset houkuttelevat, vaikkakin myös vähän voimaa. Molemmissa tapauksissa, kun magneettikenttä on poistettu, magnetisoitumisen vaikutukset häviävät.

Kuten on jo sanottu, valtaosa jaksollisen taulukon muodostavista elementeistä on diamagnetisia. Täten esimerkkejä diamagnetisista aineista ovat vesi, vety, helium ja kulta.

sovellukset

Koska paramagneettisilla materiaaleilla on tyhjiön kaltainen käyttäytyminen ilman magneettikenttää, niiden sovellukset teollisuudessa ovat jonkin verran pienentyneet.

Yksi mielenkiintoisimmista paramagnetismin sovelluksista on elektroninen parametrinen resonanssi (RPE), jota käytetään laajalti fysiikassa, kemiassa ja arkeologiassa. Se on spektroskooppinen tekniikka, jolla on mahdollista havaita lajeja, joissa on parittomia elektroneja.

Tätä tekniikkaa sovelletaan fermentaatioissa, polymeerien teollisessa valmistuksessa, moottoriöljyjen kulumisessa ja oluen valmistuksessa muun muassa. Samalla tavalla tätä tekniikkaa käytetään laajalti arkeologisten jäänteiden seurassa.

viittaukset

  1. Paramagnetismi (n.d.). Wikipediassa. Haettu 24. huhtikuuta 2018 osoitteesta es.wikipedia.org.
  2. Diamagnetismi (n.d.). Wikipediassa. Haettu 24. huhtikuuta 2018 osoitteesta es.wikipedia.org.
  3. Paramagnetismi (n.d.). Wikipediassa. Haettu 24. huhtikuuta 2018 osoitteesta en.wikipedia.org.
  4. Diamagnetismi (n.d.). Wikipediassa. Haettu 24. huhtikuuta 2018 osoitteesta en.wikipedia.org.
  5. Chang, M. C. "Diamagnetismi ja paramagnetismi" (PDF). NTNU-luentomerkinnät. Haettu 25. huhtikuuta 2018.
  6. Orchard, A. F. (2003) magnetochemistry. Oxford University Press.