- الأسباب
- قانون كوري
- المواد البارامغناطيسية
- الفروق بين البارامغناطيسية والنفاذية المغناطيسية
- التطبيقات
- المراجع
إن البارامغناطيسية هي شكل من أشكال المغناطيسية تنجذب إليها بعض المواد بشكل ضعيف بواسطة مجال مغناطيسي خارجي وتشكل مجالات مغناطيسية داخلية مستحثة في اتجاه المجال المغناطيسي المطبق.
على عكس ما يعتقده كثير من الناس ، لا تقتصر الخصائص المغناطيسية على المواد المغناطيسية فقط. جميع المواد لها خصائص مغناطيسية ، حتى ولو بطريقة أضعف. تسمى هذه المواد بالمغناطيسية والمغناطيسية.
وبهذه الطريقة يمكن التمييز بين نوعين من المواد: شبه مغناطيسي وعادي مغناطيسي. في حالة وجود مجال مغناطيسي ، تنجذب المجالات المغناطيسية نحو المنطقة التي تكون فيها شدة المجال أكبر. بدلاً من ذلك ، تنجذب المواد المغناطيسية إلى منطقة الحقل حيث تكون الكثافة أقل.
عندما تكون في وجود المجالات المغناطيسية ، فإن المواد المغناطيسية تواجه نفس نوع الجذب والتنافر الذي يختبره المغناطيس. ومع ذلك ، عندما يختفي المجال المغناطيسي ، فإن الإنتروبيا تنهي المحاذاة المغناطيسية التي تم إحداثها.
بمعنى آخر ، تنجذب المواد المغناطيسية إلى المجالات المغناطيسية ، على الرغم من أنها لا تصبح مواد ممغنطة بشكل دائم. بعض الأمثلة على المواد المغناطيسية هي: الهواء ، المغنيسيوم ، البلاتين ، الألمنيوم ، التيتانيوم ، التنجستن والليثيوم ، من بين أمور أخرى.
الأسباب
ترجع البارامغناطيسية إلى حقيقة أن بعض المواد تتكون من ذرات وجزيئات لها لحظات مغناطيسية دائمة (أو ثنائيات أقطاب) ، حتى عندما لا تكون في وجود مجال مغناطيسي.
تحدث العزوم المغناطيسية بسبب دوران الإلكترونات غير المزدوجة في المعادن والمواد الأخرى التي لها خصائص بارامغناطيسية.
في البارامغناطيسية النقية ، لا تتفاعل ثنائيات الأقطاب مع بعضها البعض ، ولكن يتم توجيهها عشوائيًا في غياب مجال مغناطيسي خارجي نتيجة للتحريض الحراري. هذا يولد صفر لحظة مغناطيسية.
ومع ذلك ، عند تطبيق مجال مغناطيسي ، تميل ثنائيات الأقطاب إلى محاذاة المجال المطبق ، مما ينتج عنه لحظة مغناطيسية صافية في اتجاه هذا المجال وإضافة إلى المجال الخارجي.
في كلتا الحالتين ، يمكن إبطال محاذاة ثنائيات الأقطاب بتأثير درجة الحرارة.
وبهذه الطريقة ، عندما يتم تسخين المادة ، يكون التحريض الحراري قادرًا على مواجهة تأثير المجال المغناطيسي على ثنائيات الأقطاب وتعيد اللحظات المغناطيسية توجيه نفسها بطريقة فوضوية ، مما يقلل من شدة المجال المستحث.
قانون كوري
تم تطوير قانون كوري بشكل تجريبي من قبل الفيزيائي الفرنسي بيير كوري في عام 1896. لا يمكن تطبيقه إلا عند وجود درجات حرارة عالية وعندما تكون المادة المغناطيسية في وجود مجالات مغناطيسية ضعيفة.
هذا لأنه فشل في وصف البارامغناطيسية عندما يتم محاذاة جزء كبير من اللحظات المغناطيسية.
ينص القانون على أن مغنطة المادة المغناطيسية تتناسب طرديًا مع شدة المجال المغناطيسي المطبق. وهو ما يعرف بقانون كوري:
M = X ∙ H = CH / T.
في الصيغة أعلاه M هي المغنطة ، H هي كثافة التدفق المغناطيسي للحقل المغناطيسي المطبق ، T هي درجة الحرارة المقاسة بالدرجات كلفن و C ثابت خاص بكل مادة ويسمى ثابت كوري.
تظهر مراقبة قانون كوري أيضًا أن المغنطة تتناسب عكسياً مع درجة الحرارة. لهذا السبب ، عندما يتم تسخين المادة ، تميل اللحظات ثنائية القطب والمغناطيسية إلى فقدان الاتجاه المكتسب من خلال وجود المجال المغناطيسي.
المواد البارامغناطيسية
المواد البارامغناطيسية هي كل تلك المواد ذات النفاذية المغناطيسية (قدرة المادة على جذب أو التسبب في مرور مجال مغناطيسي) على غرار النفاذية المغناطيسية للفراغ. تظهر هذه المواد مستوى ضئيل من المغناطيسية الحديدية.
من الناحية الفيزيائية ، يُذكر أن نفاذية المغناطيسية النسبية (الحاصل بين نفاذية المادة أو الوسيط ونفاذية الفراغ) تساوي تقريبًا 1 ، وهي النفاذية المغناطيسية للفراغ.
من بين المواد المغناطيسية يوجد نوع معين من المواد يسمى سوبر بارامغنطيس. على الرغم من أنها تتبع قانون كوري ، إلا أن هذه المواد لها قيمة عالية إلى حد ما من ثابت كوري.
الفروق بين البارامغناطيسية والنفاذية المغناطيسية
كان مايكل فاراداي هو الذي أدرك في سبتمبر 1845 أن جميع المواد (وليس المواد المغناطيسية فقط) تتفاعل مع وجود المجالات المغناطيسية.
على أي حال ، فإن الحقيقة هي أن معظم المواد لها صفة نفاذية مغناطيسية ، لأن أزواج الإلكترونات المقترنة - وبالتالي مع الدوران المعاكس - تفضل ضعف المغنطيسية. على العكس من ذلك ، فقط عندما توجد إلكترونات غير متزاوجة تحدث ثنائية المغناطيسية.
تتمتع كل من المواد المغنطيسية والمغناطيسية بحساسية ضعيفة للمجالات المغناطيسية ، ولكن في حين أنها في الأولى تكون إيجابية في الثانية فهي سلبية.
المواد ذات النفاذية المغناطيسية تنفر قليلاً بواسطة مجال مغناطيسي ؛ من ناحية أخرى ، تنجذب البارامغناطيسية ، وإن كان ذلك أيضًا بقوة قليلة. في كلتا الحالتين ، عند إزالة المجال المغناطيسي ، تختفي تأثيرات المغنطة.
كما ذكرنا سابقًا ، فإن الغالبية العظمى من العناصر التي يتكون منها الجدول الدوري هي مغناطيسية. وهكذا ، فإن أمثلة المواد المغناطيسية هي الماء والهيدروجين والهيليوم والذهب.
التطبيقات
نظرًا لأن المواد المغناطيسية لها سلوك مماثل للفراغ في حالة عدم وجود مجال مغناطيسي ، فإن تطبيقاتها في الصناعة محدودة إلى حد ما.
يعد الرنين البارامغناطيسي الإلكتروني (RPE) أحد أكثر تطبيقات البارامغناطيسية إثارة للاهتمام ، والذي يستخدم على نطاق واسع في الفيزياء والكيمياء وعلم الآثار. إنها تقنية التحليل الطيفي التي يمكن من خلالها اكتشاف الأنواع ذات الإلكترونات غير المزدوجة.
يتم تطبيق هذه التقنية في عمليات التخمير ، وفي التصنيع الصناعي للبوليمرات ، وفي تآكل زيوت المحركات ، وفي صناعة البيرة ، من بين مجالات أخرى. وبالمثل ، تُستخدم هذه التقنية على نطاق واسع في تأريخ البقايا الأثرية.
المراجع
- البارامغناطيسية (الثانية). في ويكيبيديا. تم الاسترجاع في 24 أبريل 2018 ، من es.wikipedia.org.
- نفاذية المغناطيسية (الثانية). في ويكيبيديا. تم الاسترجاع في 24 أبريل 2018 ، من es.wikipedia.org.
- البارامغناطيسية (الثانية). في ويكيبيديا. تم الاسترجاع في 24 أبريل 2018 ، من en.wikipedia.org.
- نفاذية المغناطيسية (الثانية). في ويكيبيديا. تم الاسترجاع في 24 أبريل 2018 ، من en.wikipedia.org.
- تشانغ ، MC "نفاذية المغناطيسية والبارامغناطيسية" (PDF). ملاحظات محاضرة NTNU. تم الاسترداد في 25 أبريل 2018.
- أورشارد ، AF (2003) الكيمياء المغناطيسية. مطبعة جامعة أكسفورد.