|
|
|
| Межотраслевая Интернет-система поиска и синтеза физических принципов действия преобразователей энергии | |
Стартовая страница |
О системе |
Технические требования |
Синтез |
Обучающий модуль |
Справка по системе |
Контакты |
 | Точка Кюри |
 | |
Анимация
Описание
Точкой (температурой) Кюри называется точка (температура) на кривой фазовых переходов 2-го рода, связанных с возникновением (разрушением) упорядоченного состояния в твердых телах при изменении температуры, но при заданных значениях других термодинамических параметрах (давлении, магнитного поля, электрического поля и т. д.). Переход характеризуется изменением состояния вещества приближением к точке фазового перехода и приобретением веществом качественно нового свойства в этой точке. Название этой точки дано в честь П. Кюри, впервые (1895) и подробно изучившего этот переход у ферромагнетиков. Так, при температуре Т ниже точки Кюри (Тс) ферромагнетики обладают самопроизвольной (спонтанной) намагниченностью (Js) и определенной магнитно-кристаллической симметрией. При нагреве ферромагнетика и приближении к точке Кюри усиливающееся тепловое движение атомов “расшатывает” существующий магнитный порядок - одинаковую ориентацию магнитных моментов атомов и ферромагнетик теряет самопроизвольную намагниченность.
Для количественной характеристики изменения магнитной упорядоченности вводят так называемый параметр порядка h, при Т → Тс параметр порядка h → 0, а в точке Кюри (Т = Тс) самопроизвольная намагниченность ферромагнетиков исчезает (h = 0) и ферромагнетики превращаются в парамагнетики, причем некоторые ферромагнетики (отдельные редкоземельные металлы) становятся антиферромагнетиками. Температура Кюри, например, для железа равна 1043 К, кобальта 13394 К, никеля 631 К.
По величине точку Кюри можно определить энергию обменного взаимодействия магнитных материалов. При их нагревании вследствие увеличения хаотического теплового движения атомов параллельная ориентация спиновых магнитных моментов электронов нарушается, самопроизвольная намагниченность уменьшается. При достижении точки Кюри самопроизвольная намагниченность ферромагнетиков исчезает, т.е. энергия хаотического теплового движения атомов достигает величины обменной энергии:
DWобм = kTQ,
где k - постоянная Больцмана.
Таким образом, точка Кюри является одним из важнейших параметров оценки рабочего интервала температур, в котором может быть использован данный магнитный материал. В таблице 1 приведены значения намагниченности Js насыщения, магнитной индукции Bs насыщения и точки Кюри некоторых магнитных материалов.
|
Таблица 1 |
|||
|
Материал |
J·105, А/м |
Bs, Тл (Гс) |
TQ, К |
|
Железо |
1,270 |
2,1 (21580) |
1043 |
|
Никель |
0,387 |
0,6 (6080) |
631 |
|
Кобальт |
1,140 |
1.7 (17900) |
1394 |
Ключевые слова
Разделы наук
Применение эффекта
Значение температуры Кюри является определяющим при выборе магнитных материалов для создания элементов технических систем, которые эксплуатируются в условиях высоких температур. К последним могут относиться СВЧ - волноводные тракты, трансформаторы большой мощности, магнитострикционные преобразователи, стабилизаторы, фильтры и т.д. Температурная стабильность магнитных свойств в эксплуатационных условиях увеличивается с повышением температуры Кюри материала.
Реализации эффекта
Опыт, показывающий исчезновение намагничивания при нагревании показан на рис. 1.
Опыт, показывающий исчезновение намагничивания при нагревании
Рис. 1
Нагреваемое с одной стороны никелевое колесо приходит во вращение в поле магнита. При нагревании (356° С) никель теряет свои ферромагнитные свойства, и тогда магнит втягивает более холодные, остающиеся еще ферромагнитными участки колеса. Средняя плоскость магнита проходит через ось вращения колеса. В зависимости от того, в какую сторону мы желаем вращать колесо, пламя устанавливают несколько впереди или позади этой плоскости.
При реализации данного эффекта Кюри в тех или иных технических устройствах, технологиях традиционным способом повышения эффективности его проявления считается смещение точки Кюри в область более высоких температур путем использования различных примесных добавок в используемые ферромагнетики, например, кобальт, вольфрам.
Еще один вариант технической реализации эффекта показан на рис. 2.
Техническая реализация фазового перехода 2-го рода
Рис. 2
Литература
1. Ультразвук / Под ред. И.П. Голяминой. - М.: Советская Энциклопедия, 1979.
2. Мишин Д.Д. Магнитные материалы. - М.: Высшая школа, 1981.
| Стартовая страница О системе Технические требования Синтез Обучающий модуль Справка по системе Контакты | |
 |
|
| Copyright © 2008 РГУ нефти и газа им. И.М. Губкина | |
