PARAMANYETIZMA: NEDENLER, PARAMANYETIK MALZEMELER, ÖRNEKLER - FIZIKSEL - 2025

Paramanyetizma , belirli materyallerin, zayıf bir dış manyetik alan tarafından çekilir ve bir yönünde uyarılan iç manyetik alan manyetik alan uygulanır oluşturan manyetik bir şeklidir.

Çoğu insanın düşündüğünün aksine, manyetik özellikler sadece ferromanyetik maddelerle sınırlı değildir. Tüm maddeler, daha zayıf bir şekilde bile manyetik özelliklere sahiptir. Bu maddelere paramanyetik ve diyamanyetik denir.

Bu şekilde iki tür madde ayırt edilebilir: paramanyetik ve diyamanyetik. Bir manyetik alanın varlığında, paramanyetik olanlar alan yoğunluğunun daha fazla olduğu bölgeye doğru çekilir. Bunun yerine, diyamanyetikler, yoğunluğun en düşük olduğu bölgeye çekilir.

Manyetik alanların mevcudiyetinde, paramanyetik malzemeler, mıknatısların deneyimledikleri aynı tür çekim ve itme yaşarlar. Bununla birlikte, manyetik alan kaybolduğunda, entropi, indüklenen manyetik hizalamayı sona erdirir.

Başka bir deyişle, kalıcı olarak mıknatıslanmış malzemeler haline gelmeseler de, paramanyetik malzemeler manyetik alanlardan etkilenirler. Bazı paramanyetik madde örnekleri şunlardır: diğerleri arasında hava, magnezyum, platin, alüminyum, titanyum, tungsten ve lityum.

Nedenler

Paramanyetizma, belirli malzemelerin, manyetik bir alanın varlığında olmasalar bile, kalıcı manyetik momentlere (veya dipollere) sahip atomlardan ve moleküllerden oluşması gerçeğinden kaynaklanmaktadır.

Manyetik momentler, eşleşmemiş elektronların metallerdeki ve paramanyetik özelliklere sahip diğer malzemelerdeki dönüşlerinden kaynaklanır.

Saf paramanyetizmada, dipoller birbirleriyle etkileşime girmezler, ancak termal ajitasyonun bir sonucu olarak harici bir manyetik alanın yokluğunda rastgele yönlendirilirler. Bu sıfır manyetik moment oluşturur.

Bununla birlikte, bir manyetik alan uygulandığında, çift kutuplar uygulanan alanla hizalanma eğilimindedir, bu da bu alanın yönünde net bir manyetik moment ile sonuçlanır ve dış alanınkine eklenir.

Her iki durumda da, dipollerin hizalanması sıcaklığın etkisiyle dengelenebilir.

Bu şekilde, malzeme ısıtıldığında, termal çalkalama, manyetik alanın dipoller üzerindeki etkisine karşı koyabilir ve manyetik momentler kendilerini kaotik bir şekilde yeniden yönlendirerek indüklenen alanın yoğunluğunu azaltır.

Curie kanunu

Curie yasası, 1896'da Fransız fizikçi Pierre Curie tarafından deneysel olarak geliştirildi. Yalnızca yüksek sıcaklıklar mevcut olduğunda ve paramanyetik madde zayıf manyetik alanların varlığında uygulanabilir.

Bunun nedeni, manyetik momentlerin büyük bir kısmı hizalandığında paramanyetizmayı tanımlayamamasıdır.

Yasa, paramanyetik malzemenin mıknatıslanmasının, uygulanan manyetik alanın yoğunluğu ile doğru orantılı olduğunu belirtir. Curie Yasası olarak bilinen şeydir:

M = X ∙ H = CH / T

Yukarıdaki formülde M mıknatıslanma, H uygulanan manyetik alanın manyetik akı yoğunluğu, T Kelvin derece olarak ölçülen sıcaklık ve C her malzemeye özgü bir sabittir ve Curie sabiti olarak adlandırılır.

Curie yasasını gözlemlemek, manyetizasyonun sıcaklıkla ters orantılı olduğunu da gösteriyor. Bu nedenle, malzeme ısıtıldığında, dipoller ve manyetik momentler, manyetik alanın varlığı ile elde edilen yönelimi kaybetme eğilimindedir.

Paramanyetik malzemeler

Paramanyetik malzemeler, bir vakumun manyetik geçirgenliğine benzer manyetik geçirgenliğe (bir maddenin bir manyetik alanı çekme veya geçmesine neden olma yeteneği) sahip olan tüm malzemelerdir. Bu tür malzemeler ihmal edilebilir düzeyde bir ferromanyetizma gösterir.

Fiziksel anlamda, nispi manyetik geçirgenliğinin (malzeme veya ortamın geçirgenliği ile bir vakumun geçirgenliği arasındaki bölüm) yaklaşık olarak bir vakumun manyetik geçirgenliği olan 1'e eşit olduğu belirtilmektedir.

Paramanyetik malzemeler arasında süperparamanyetik olarak adlandırılan belirli bir malzeme türü vardır. Curie Yasasına uymalarına rağmen, bu malzemeler oldukça yüksek bir Curie sabiti değerine sahiptir.

Paramanyetizma ve diyamanyetizma arasındaki farklar

Michael Faraday, 1845 Eylül'ünde gerçekte tüm malzemelerin (sadece ferromanyetik olanların değil) manyetik alanların varlığına tepki verdiğini fark etti.

Her durumda, gerçek şu ki, çoğu maddenin bir diyamanyetik karaktere sahip olmasıdır, çünkü çiftlenmiş elektron çiftleri - ve bu nedenle, zıt dönüşlü - zayıf bir şekilde diyamanyetizmayı destekler. Aksine, yalnızca eşleşmemiş elektronlar olduğunda diyamanyetizma meydana gelir.

Hem paramanyetik hem de diyamanyetik malzemelerin manyetik alanlara karşı zayıf bir duyarlılığı vardır, ancak ilkinde pozitif iken, ikincisinde negatiftir.

Diyamanyetik malzemeler bir manyetik alan tarafından hafifçe itilir; Öte yandan, çok az kuvvetle de olsa paramanyetikler çekilir. Her iki durumda da, manyetik alan kaldırıldığında, manyetizasyonun etkileri ortadan kalkar.

Daha önce de belirtildiği gibi, periyodik tabloyu oluşturan elementlerin büyük çoğunluğu diyamanyetiktir. Bu nedenle, diyamanyetik maddelerin örnekleri su, hidrojen, helyum ve altındır.

Uygulamalar

Paramanyetik malzemeler, manyetik alan yokluğunda vakuma benzer bir davranışa sahip olduklarından, endüstrideki uygulamaları bir şekilde sınırlıdır.

Paramanyetizmanın en ilginç uygulamalarından biri, fizik, kimya ve arkeolojide yaygın olarak kullanılan Elektronik Paramanyetik Rezonans'tır (RPE). Eşleşmemiş elektronları olan türleri tespit etmenin mümkün olduğu bir spektroskopi tekniğidir.

Bu teknik, diğer alanların yanı sıra fermantasyonlarda, endüstriyel polimer üretiminde, motor yağlarının aşınmasında ve bira üretiminde uygulanmaktadır. Benzer şekilde, bu teknik arkeolojik kalıntıların tarihlendirilmesinde yaygın olarak kullanılmaktadır.

Referanslar

1. Paramanyetizma (nd). Wikipedia'da. 24 Nisan 2018'de es.wikipedia.org adresinden alındı.
2. Diyamanyetizma (nd). Wikipedia'da. 24 Nisan 2018'de es.wikipedia.org adresinden alındı.
3. Paramanyetizma (nd). Wikipedia'da. 24 Nisan 2018'de en.wikipedia.org adresinden alındı.
4. Diyamanyetizma (nd). Wikipedia'da. 24 Nisan 2018'de en.wikipedia.org adresinden alındı.
5. Chang, MC "Diyamanyetizma ve paramanyetizma" (PDF). NTNU ders notları. 25 Nisan 2018'de alındı.
6. Orchard, AF (2003) Magnetochemistry. Oxford University Press.