دمای کوری: تفاوت میان نسخه‌ها

از ویکی‌پدیا، دانشنامهٔ آزاد
نمایش تاریخچه به صورت تعاملی
→ تفاوت قدیمی‌ترتفاوت جدیدتر ←
محتوای حذف‌شده محتوای افزوده‌شده
دیداریویکی‌متن
←‏top: در صفحه‌ای با عنوان غیراصلی نیازی به سرنویس دیگر کاربردها نیست. با استفاده از AWB
Ghazalbiglari (بحث | مشارکت‌ها)
۷ ویرایش‌ها
گسترش صفحه فارسی
خط ۱: خط ۱:
{{بدون منبع}}
{{بدون منبع}}


در [[علم مواد|علم]] [[فیزیک]] و [[علم مواد|مواد]] ، '''درجه حرارت کوری''' ( ''T'' <sub>C</sub> ) یا '''نقطه کوری''' ، دمایی است که در دماهای بالاتر از آن برخی از مواد خاصیت [[آهنربا|مغناطیسی دائمی]] خود را از دست می‌دهند ، که در اکثر موارد دارای خاصیت مغناطیسی القایی می‌شوند. درجه حرارت کوری به نام [[پیر کوری]] نامگذاری‌شده‌است که نشان داد خاصیت مغناطیسی در یک دمای بحرانی از بین می‌رود. <ref>{{Harvard citation no brackets|Pierre Curie – Biography}}</ref>
'''نقطهٔ کوری''' (Curie temperature یا Curie point) در مواد [[فرومغناطیس]] دمایی‌ است که در آن [[مغناطیس]] دائمی به مغناطیس القایی تبدیل می‌شود و بالعکس.


نیروی مغناطیس توسط [[گشتاور مغناطیسی]] تعیین می‌شود ، یک [[گشتاور مغناطیسی|گشتاور دوقطبی]] درون یک اتم که از [[تکانه زاویه‌ای|حرکت زاویه‌ای]] و [[اسپین|چرخش]] الکترون‌ها منشا می‌گیرد. مواد دارای ساختارهای ذاتی مختلف گشتاور مغناطیسی هستند که به درجه حرارت بستگی دارد. دمای کوری یک نقطه بحرانی است که در آن گشتاور مغناطیسی ذاتی یک ماده تغییر جهت می‌دهد.
دمای کوری در یک فرومغناطیس نقطه‌ای بحرانی‌ است که در آن [[گشتاور مغناطیسی|گشتاورهای مغناطیسیِ]] ذاتی تغییر جهت می‌دهند.


خاصیت مغناطیسی دائمی با هم‌ترازی گشتاور مغناطیسی ایجاد می‌شود و خاصیت مغناطیسی القایی هنگامی به وجود می‌آید که گشتاورهای مغناطیسی بی‌نظم تحت یک میدان مغناطیسی اعمال‌شده هم‌ردیف می‌شوند. به عنوان مثال ، گشتاورهای مغناطیسی مرتب شده ( [[فرومغناطیس|فرومغناطیسی]] ، شکل 1) در دمای کوری تغییر می‌کنند و بی‌نظم می‌شوند ( [[پارامغناطیس|پارامغناطیسی]] ، شکل 2). هرچه دما بالاتر می‌رود آهنرباها ضعیف‌تر می‌شوند ، به طوری که مغناطیس خودبخودی فقط در دما‌های پایین‌تر از دمای کوری رخ می‌دهد. [[پذیرفتاری مغناطیسی]] بالاتر از دمای کوری را می‌توان از قانون کوری-ویس ، که از قانون کوری بدست آمده محاسبه کرد.  
همچنین در مواد [[فروالکتریک]] نقطهٔ کوری به دمایی اطلاق می‌شود که در آن ساختار ماده به‌سمت تقارن میل می‌کند و ماده خاصیت فروالکتریکِ خود را از دست می‌دهد.

در قیاس مواد فرومغناطیس و پارامغناطیس، می‌توان از دمای کوری برای توصیف انتقال فاز بین [[فروالکتریسیته]] و [[پاراالکتریسیته]] ستفاده کرد.

<br />
{| class="wikitable sortable" style="float:right; clear:right; margin-left:1em;"
!ماده
!دمای کوری (K)
|-
|[[آهن]] (Fe)
|1043
|-
|[[کبالت]] (Co)
|1400
|-
|[[نیکل]] (Ni)
|627
|-
|[[گادولینیم|گادولینیوم]] (Gd)
|292
|-
|[[دیسپروزیم]] (Dy)
|88
|-
|بیسموتید منگنز (MnBi)
|630
|-
|آنتی آمید منگنز (MnSb)
|587
|-
|[[اکسید کروم (IV)|کروم (IV) اکسید]] (CRO <sub>2)</sub>
|386
|-
|آرسنید منگنز (MnAs )
|318
|-
|اکسید [[یوروپیوم]] ( [[یوروپیم|Eu]]O)
|69
|-
|آهن(III) اکسید (Fe<sub>2</sub>O<sub>3</sub>)
|948
|-
|اکسید آهن(II,III)
(FeOFe<sub>2</sub>O<sub>3</sub>)
|858
|-
|NiO – Fe <sub>2</sub> O <sub>3</sub>
|858
|-
|CuO–Fe<sub>2</sub>O<sub>3</sub>
|728
|-
|MgO–Fe<sub>2</sub>O<sub>3</sub>
|713
|-
|MnO–Fe<sub>2</sub>O<sub>3</sub>
|573
|-
|Yttrium iron garnet
(Y<sub>3</sub>Fe<sub>5</sub>O<sub>12</sub>)
|560
|-
|آهنرباهای نئودیمیوم
|583-673
|-
|[[آلنیکو]]
|973-1133
|-
|آهنرباهای ساماریوم-کبالت
|993-1073
|-
|[[آهنرباهای فریت|استرانس فریت]]
|723
|}


== نگارخانه ==
== نگارخانه ==
<gallery>
<gallery>
File:Diagram of Ferromagnetic Magnetic Moments.png|<!--'''[[فرومغناطیس]]''' The magnetic moments in a ferromagnetic material. The moments are ordered and of the same magnitude in the absence of an applied magnetic field.-->
پرونده:Diagram of Ferromagnetic Magnetic Moments.png|<!--'''[[فرومغناطیس]]''' The magnetic moments in a ferromagnetic material. The moments are ordered and of the same magnitude in the absence of an applied magnetic field.-->
File:Diagram of Paramagnetic Magnetic Moments.png|<!--'''[[پارامغناطیس]]''' The magnetic moments in a paramagnetic material. The moments are disordered in the absence of an applied magnetic field and ordered in the presence of an applied magnetic field.-->
پرونده:Diagram of Paramagnetic Magnetic Moments.png|<!--'''[[پارامغناطیس]]''' The magnetic moments in a paramagnetic material. The moments are disordered in the absence of an applied magnetic field and ordered in the presence of an applied magnetic field.-->
</gallery>
</gallery>


== گشتاور مغناطیسی ==
[[گشتاور مغناطیسی|گشتاورهای مغناطیسی]] گشتاورهای [[گشتاور مغناطیسی|دوقطبی]] دائمی درون یک اتم هستند که از حرکت زاویه‌ای و چرخش الکترون<ref name="Hall">{{Harvard citation no brackets|Hall|Hook|1994}}</ref> با رابطه μ <sub>l</sub> = el / 2m <sub>e</sub> بدست می‌اید، جایی که m <sub>e</sub> جرم یک الکترون است ، μ <sub>l</sub> گشتاور مغناطیسی و l اندازه حرکت زاویه‌ای است ؛به این نسبت، ''نسبت ژیرومغناطیسی گفته می‌شود'' .

الکترون‌های موجود در یک اتم ازطریق [[تکانه زاویه‌ای|حرکت زاویه‌ای]] خود و حرکت مداری آنها در اطراف هسته به ایجاد گشتاور مغناطیسی کمک می‌کنند. گشتاور مغناطیسی حاصل از هسته بر خلاف گشتاور مغناطیسی الکترون‌ها ناچیز است. <ref name="Jullien136">{{Harvard citation no brackets|Jullien|Guinier|1989}}</ref> بالارفتن دما منجر به ایجاد الکترون‌های با انرژی بالاتر می‌شود که نظم و صف‌بندی دوقطبی‌ها را به هم می‌زند. [[فرومغناطیس|مواد فرومغناطیسی]] ، [[پارامغناطیس|پارامغناطیسی]] ، [[فری‌مغناطیس|فری مغناطیسی]] و ضد‌فرومغناطیسی دارای ساختارهای گشتاور مغناطیسی ذاتی متفاوتی هستند. در دمای کوری یک ماده ، این خصوصیات تغییر می‌کنند. انتقال از ضدفرومغناطیسی به پارامغناطیسی (یا برعکس) در [[دمای نیل]] اتفاق می‌افتد ، که مشابه دمای کوری است.
<br />
{|
!پایین {{ریاضی|''T''<sub>C</sub>}}
!بالای {{ریاضی|''T''<sub>C</sub>}}
|-
|فرومغناطیسی
|↔ پارامغناطیسی
|-
|فری مغناطیسی
|↔ پارامغناطیسی
|-
|آنتی فرومغناطیسی
|↔ پارامغناطیسی
|}
 <gallery heights="120" mode="packed" caption="جهت گیری از لحظات مغناطیسی در مواد">
پرونده:Diagram of Ferromagnetic Magnetic Moments.png|'''[[Ferromagnetism|فرومغناطیس]]''' : گشتاورهای مغناطیسی در یک ماده فرومغناطیسی. گشتاورهای مغناطیسی در نبود میدان مغناطیسی خارجی ، منظم و هم اندازه هستند.(شکل1)
پرونده:Diagram of Paramagnetic Magnetic Moments.png|'''[[Paramagnetism|پارامغناطیس]]''' : گشتاورهای مغناطیسی در ماده پارامغناطیسی. گشتاورهای مغناطیسی در نبود میدان مغناطیسی خارجی نامنظم اند و در حضور میدان مغناطیسی خارجی منظم اند.(شکل2)
پرونده:Diagram of Ferrimagnetic Magnetic Moments.png|'''[[Ferrimagnetism|فری‌مغناطیس]]''' : گشتاورهای مغناطیسی در یک ماده فری‌مغناطیس. گشتاورها به طور متضاد هم‌ردیف بوده و به دلیل ساخته شدن از دو یون مختلف ، دارای اندازه‌های متفاوت هستند. این در صورت عدم وجود میدان مغناطیسی خارجی است.
پرونده:Diagram of Antiferromagnetic Magnetic Moments.png|'''آنتی‌فرومغناطیس''' : گشتاورهای مغناطیسی در ماده آنتی‌فرومغناطیسی. گشتاورها به طور متضاد هم‌ردیف بوده و بزرگی‌های یکسانی دارند. این در صورت عدم وجود میدان مغناطیسی خارجی است.
</gallery><br />

== موادی با گشتاور مغناطیسی که در دمای کوری خواصشان تغییر می‌کند ==
ساختارهای فرومغناطیسی ، پارامغناطیسی ، فری‌مغناطیسی و ضد فرومغناطیسی از گشتاورهای مغناطیسی ذاتی تشکیل شده‌اند. اگر تمام الکترون‌های موجود در ساختار جفت شوند ، این گشتاورها به دلیل چرخش‌ها و گشتاورهای زاویه‌ای مخالف خنثی می‌شوند. بنابراین، حتی با یک میدان مغناطیسی خارجی، این مواد دارای خواص مختلفی هستند و دمای کوری ندارند. <ref name="Ibach">{{Harvard citation no brackets|Ibach|Lüth|2009}}</ref> <ref name="Levy">{{Harvard citation no brackets|Levy|1968}}</ref>
<br />

== مواد پارامغناطیسی ==
یک ماده فقط بالاتر از دمای کوری آن پارامغناطیس است. درغیاب میدان مغناطیسی خارجی مواد پارامغناطیسی خاصیت مغناطیسی ندارند و در حضور میدان خارجی این مواد دارای خاصیت مغناطیسی هستند. در غیاب میدان مغناطیسی خارجی ، گشتاور‌های مغناطیسی بی‌نظم هستند، یعنی اتمها نامتقارن و تراز نشده هستند. در حضور یک میدان مغناطیسی خارجی ، گشتاورهای مغناطیسی به طور موقت با میدان خارجی موازی می‎‌شوند. <ref name="Dekker1">{{Harvard citation no brackets|Dekker|1958}}</ref> <ref name="Levy4">{{Harvard citation no brackets|Levy|1968}}</ref> در حضور میدان خارجی اتمها متقارن و هم تراز هستند <ref name="Fan">{{Harvard citation no brackets|Fan|1987}}</ref> و گشتاورهای مغناطیسی در یک راستا قرار دارند که باعث ایجاد میدان مغناطیسی القایی می‌شود. <ref name="Fan" /> <ref name="Dekker">{{Harvard citation no brackets|Dekker|1958}}</ref>

مواد پارامغناطیس، به میدان مغناطیسی خارجی واکنش نشان می‌دهند که این واکنش به عنوان [[پذیرفتاری مغناطیسی]] شناخته می‌شود. <ref name="Ibach2">{{Harvard citation no brackets|Ibach|Lüth|2009}}</ref> پذیرفتاری مغناطیسی فقط برای مواد با گشتاورهای مغناطیسی بی‌نظم در دماهای بالاتر از دمای کوری اتفاق می‌افتد. <ref name="Mendelssohn3">{{Harvard citation no brackets|Mendelssohn|1977}}</ref>

منابع پارامغناطیس (موادی که درجه حرارت کوری دارند) عبارتند از: <ref name="Levy1">{{Harvard citation no brackets|Levy|1968}}</ref>

* تمام اتم‌هایی که الکترون‌های جفت‌نشده دارند.
* اتم‌هایی که لایه‌های اکترونی درونی ناقص دارند.
* [[رادیکال آزاد|رادیکال‌های آزاد]] ؛

* فلزات


در دماهای بالاتر از دمای کوری ، اتم‌ها برانگیخته می‌شوند و جهت چرخش اکترون‌ها تصادفی می‌شود <ref name="Levy3">{{Harvard citation no brackets|Levy|1968}}</ref> اما در حضور یک میدان خارجی مجدداً منظم می‌شوند، یعنی مواد پارامغناطیس می‌شوند. در دماهای پایین‌تر از دمای کوری ، <ref name="Cusack2">{{Harvard citation no brackets|Cusack|1958}}</ref> اتم‌ها منظم اند و مواد فرومغناطیسی اند. <ref name="Fan3">{{Harvard citation no brackets|Fan|1987}}</ref> میدان مغناطیسی القایی مواد پارامغناطیسی در مقایسه با میدان مغناطیسی مواد فرومغناطیسی بسیار ضعیف است. <ref name="Cusack2" />

== مواد فرومغناطیسی ==
مواد فقط در دماهای پایین تر از دمای کوری‎شان فرومغناطیس هستند. مواد فرومغناطیسی در صورت عدم وجود میدان مغناطیسی خارجی نیز خاصیت مغناطیسی دارند.

در غیاب میدان مغناطیسی خارجی، ماده دارای خاصیت مغناطیسی خودبخودی است که نتیجه گشتاورهای مغناطیسی مرتب شده است. یعنی ، برای مواد فرومغناطیس ، اتم‌ها متقارن و در یک راستا قرار دارند و یک میدان مغناطیسی دائمی ایجاد می‌کنند.
<br />

== مواد فری‌مغناطیسی ==
مواد فقط در دماهای کمتر از دمای کوری‌شان فری‌مغناطیسی هستند. مواد فری‌مغناطیسی در صورت عدم وجود میدان مغناطیسی خارجی دارای خاصیت مغناطیسی بوده و از دو [[یون]] مختلف تشکیل می‌شوند . <ref name="Jullien1582">{{Harvard citation no brackets|Jullien|Guinier|1989}}</ref> . <ref name="Jullien158">{{Harvard citation no brackets|Jullien|Guinier|1989}}</ref>

در غیاب میدان مغناطیسی خارجی، این مواد خاصیت مغناطیسی خودبخودی دارند و این نتیجه گشتاورهای مغناطیسی مرتب شده است. یعنی ، برای مواد فری‌مغناطیس گشتاورهای مغناطیسی یک یون در یک جهت با بزرگی مشخص تراز می‌شوند و گشتاورهای مغناطیسی یون دیگر در جهت مخالف با بزرگی متفاوت تراز می‌شوند. از آنجا که گشتاورهای مغناطیسی در جهات متفاوت اندازه‌ی متفاوت دارند، باز هم یک مغناطیس خود‌به‌خودی بوجود می‌آید و یک میدان مغناطیسی نیز وجود دارد. <ref name="Jullien1583">{{Harvard citation no brackets|Jullien|Guinier|1989}}</ref>

در مواد فری‌مغناطیس در زیر دمای کوری ، اتم‌ها و گشتاورهای مغناطیسی هر یون منظم قرار می‌گیرند و باعث ایجاد خاصیت مغناطیسی خودبخودی می‌شوند. بالاتر از دمای کوری، مواد پارامغناطیسی هستند زیرا اتم‌ها گشتاورهای مغناطیسی مرتب شده خود را از دست می‌دهند و ماده تحت [[گذار فاز|گذار فازی]] قرار می‌گیرد. <ref name="Jullien1584">{{Harvard citation no brackets|Jullien|Guinier|1989}}</ref>

== آنتی‌فرومغناطیس و دمای نیل ==
مواد فقط در دماهاي پایین‌تر از [[دمای نیل]] انتی‌فرومغناطیس هستند. مانند دمای کوری، در بالاتر از دمای نیل نیز ماده تحت [[گذار فاز|گذار فازی]] قرار می‌گیرد و پارامغناطیس می‌شود.

مواد فقط در دماهاي پایین‌تر از [[دمای نیل]] انتی‌فرومغناطیس هستند. مانند دمای کوری، در بالاتر از دمای نیل نیز ماده تحت [[گذار فاز|گذار فازی]] قرار می‌گیرد و پارامغناطیس می‌شود.

== منابع ==
{{refbegin|30em}}
* {{cite book|last=Buschow|first=K. H. J.|title=Encyclopedia of Materials: Science and Technology|publisher=[[Elsevier]]|year=2001|isbn=0-08-043152-6|ref=harv}}
* {{cite book|last=Kittel|first=Charles|author-link=Charles Kittel|title=Introduction to Solid State Physics|edition=6th|publisher=[[John Wiley & Sons]]|year=1986|isbn=0-471-87474-4|ref=harv}}
* {{cite book|last=Pallàs-Areny|first=Ramon|last2=Webster|first2=John G.|title=Sensors and Signal Conditioning|edition=2nd|year=2001|publisher=[[John Wiley & Sons]]|isbn=978-0-471-33232-9|ref=harv}}
* {{cite book|last=Spaldin|first=Nicola A.|authorlink=Nicola Spaldin|title=Magnetic Materials: Fundamentals and Applications|year=2010|publisher=Cambridge University Press|location=Cambridge|isbn=9780521886697|edition=2nd|ref=harv}}
* {{cite book|last=Ibach|first=Harald|first2=Hans|last2=Lüth|title=Solid-State Physics: An Introduction to Principles of Materials Science|year=2009|publisher=Springer|location=Berlin|isbn=9783540938033|edition=4th|ref=harv}}
* {{cite book|last=Levy|first=Robert A.|title=Principles of Solid State Physics|url=https://archive.org/details/principlesofsoli00levy|url-access=registration|year=1968|publisher=Academic Press|isbn=978-0124457508|ref=harv}}
* {{cite book|last=Fan|first=H. Y.|title=Elements of Solid State Physics|year=1987|publisher=Wiley-Interscience|isbn=9780471859871|ref=harv}}
* {{cite book|last=Dekker|first=Adrianus J.|title=Solid State Physics|publisher=Macmillan|year=1958|isbn=9780333106235|ref=harv}}
* {{cite book|last=Cusack|first=N.|title=The Electrical and Magnetic Properties of Solids|url=https://archive.org/details/electricalmagnet0096cusa|url-access=registration|publisher=Longmans, Green|year=1958|ref=harv}}
* {{cite book|last=Hall|first=J. R.|last2=Hook|first2=H. E.|title=Solid State Physics|year=1994|publisher=Wiley|location=Chichester|isbn=0471928054|edition=2nd|ref=harv|url-access=registration|url=https://archive.org/details/candidevo00volt}}
* {{cite book|last=Jullien|first=André|last2=Guinier|first2=Rémi|title=The Solid State from Superconductors to Superalloys|year=1989|publisher=Oxford Univ. Press|location=Oxford|isbn=0198555547|ref=harv}}
* {{cite book|last=Mendelssohn|first=K.|title=The Quest for Absolute Zero: The Meaning of Low Temperature Physics|year=1977|publisher=Taylor and Francis|location=London|isbn=0850661196|edition=2nd|others=with S.I. units.|ref=harv}}
* {{cite book|last=Myers|first=H. P.|title=Introductory Solid State Physics|year=1997|publisher=Taylor & Francis|location=London|isbn=0748406603|edition=2nd|ref=harv}}
* {{cite book|last=Kittel|first=Charles|title=Introduction to Solid State Physics|year=1996|publisher=Wiley|location=New York [u.a.]|isbn=0471111813|edition=7th|ref=harv}}
* {{cite book|last=Palmer|first=John|title=Planar Ising correlations|year=2007|publisher=Birkhäuser|location=Boston|isbn=9780817646202|edition=Online|ref=harv}}
* {{cite journal|last=Bertoldi|first=Dalía S.|last2=Bringa|first2=Eduardo M.|last3=Miranda|first3=E. N.|date=May 2012|title=Analytical solution of the mean field Ising model for finite systems|url=http://iopscience.iop.org/0953-8984/24/22/226004|journal=Journal of Physics: Condensed Matter|volume=24|issue=22|pages=226004|bibcode=2012JPCM...24v6004B|doi=10.1088/0953-8984/24/22/226004|pmid=22555147|accessdate=12 February 2013|ref=harv}}
* {{cite book|last=Brout|first=Robert|title=Phase Transitions|year=1965|publisher=W. A. Benjamin, Inc.|location=New York, Amsterdam|ref=harv}}
* {{cite journal|last=Rau|first=C.|last2=Jin|first2=C.|last3=Robert|first3=M.|date=1988|title=Ferromagnetic order at Tb surfaces above the bulk Curie temperature|journal=Journal of Applied Physics|volume=63|issue=8|pages=3667|bibcode=1988JAP....63.3667R|doi=10.1063/1.340679|ref=harv}}
* {{cite journal|last=Skomski|first=R.|last2=Sellmyer|first2=D. J.|date=2000|title=Curie temperature of multiphase nanostructures|url=http://digitalcommons.unl.edu/cgi/viewcontent.cgi?article=1065&context=physicssellmyer|journal=Journal of Applied Physics|volume=87|issue=9|pages=4756|bibcode=2000JAP....87.4756S|doi=10.1063/1.373149|ref=harv}}
* {{cite journal|last=López Domínguez|first=Victor|last2=Hernàndez|first2=Joan Manel|last3=Tejada|first3=Javier|last4=Ziolo|first4=Ronald F.|date=14 November 2012|title=Colossal Reduction in Curie Temperature Due to Finite-Size Effects in {{chem|Co|Fe|2|O|4}} Nanoparticles|journal=Chemistry of Materials|volume=25|issue=1|pages=6–11|doi=10.1021/cm301927z|ref={{harvid|López Domínguez et al.|2013}}}}
* {{cite journal|last=Bose|first=S. K.|last2=Kudrnovský|first2=J.|last3=Drchal|first3=V.|last4=Turek|first4=I.|date=18 November 2011|title=Pressure dependence of Curie temperature and resistivity in complex Heusler alloys|journal=Physical Review B|volume=84|issue=17|pages=174422|arxiv=1010.3025|bibcode=2011PhRvB..84q4422B|doi=10.1103/PhysRevB.84.174422|ref={{harvid|Bose et al.|2011}}}}
* {{cite book|editor-last=Webster|editor-first=John G.|title=The Measurement, Instrumentation, and Sensors Handbook|year=1999|publisher=CRC Press published in cooperation with IEEE Press|location=Boca Raton, FL|isbn=0849383471|edition=Online|ref=harv}}
* {{cite book|last=Whatmore|first=R. W.|title=Electronic Materials: From Silicon to Organics|year=1991|publisher=Springer|location=New York, NY|isbn=978-1-4613-6703-1|edition=2nd}}
* {{cite book|last=Kovetz|first=Attay|title=The Principles of Electromagnetic Theory|year=1990|publisher=Cambridge University Press|location=Cambridge, UK|isbn=0-521-39997-1|edition=1st|ref=harv}}
* {{cite book|last=Hummel|first=Rolf E.|title=Electronic Properties of Materials|year=2001|publisher=Springer|location=New York [u.a.]|isbn=0-387-95144-X|edition=3rd}}
* {{cite book|last=Pascoe|first=K. J.|title=Properties of Materials for Electrical Engineers|year=1973|publisher=J. Wiley and Sons|location=New York, N.Y.|isbn=0471669113|ref=harv}}
* {{cite journal|last1=Paulsen|first1=J. A.|last2=Lo|first2=C. C. H.|last3=Snyder|first3=J. E.|last4=Ring|first4=A. P.|last5=Jones|first5=L. L.|last6=Jiles|first6=D. C.|date=23 September 2003|title=Study of the Curie temperature of cobalt ferrite based composites for stress sensor applications|journal=IEEE Transactions on Magnetics|volume=39|issue=5|pages=3316–18|bibcode=2003ITM....39.3316P|doi=10.1109/TMAG.2003.816761|issn=0018-9464|ref={{harvid|Paulsen et al.|2003}}}}
* {{cite journal|last=Hwang|first=Hae Jin|last2=Nagai|first2=Toru|last3=Ohji|first3=Tatsuki|last4=Sando|first4=Mutsuo|last5=Toriyama|first5=Motohiro|last6=Niihara|first6=Koichi|date=March 1998|title=Curie temperature Anomaly in Lead Zirconate Titanate/Silver Composites|journal=Journal of the American Ceramic Society|volume=81|issue=3|pages=709–12|doi=10.1111/j.1151-2916.1998.tb02394.x|ref={{harvid|Hwang et al.|1998}}}}
* {{cite journal|last=Sadoc|first=Aymeric|last2=Mercey|first2=Bernard|last3=Simon|first3=Charles|last4=Grebille|first4=Dominique|last5=Prellier|first5=Wilfrid|last6=Lepetit|first6=Marie-Bernadette|date=2010|title=Large Increase of the Curie temperature by Orbital Ordering Control|journal=Physical Review Letters|volume=104|issue=4|page=046804|arxiv=0910.3393|bibcode=2010PhRvL.104d6804S|doi=10.1103/PhysRevLett.104.046804|pmid=20366729|ref={{harvid|Sadoc et al.|2010}}}}
* {{cite journal|last1=Kochmański|first1=Martin|last2=Paszkiewicz|first2=Tadeusz|last3=Wolski|first3=Sławomir|year=2013|title=Curie–Weiss magnet: a simple model of phase transition|journal=European Journal of Physics|volume=34|issue=6|pages=1555–73|arxiv=1301.2141|bibcode=2013EJPh...34.1555K|doi=10.1088/0143-0807/34/6/1555}}
* {{cite web|url=https://www.nobelprize.org/nobel_prizes/physics/laureates/1903/pierre-curie-bio.html|title=Pierre Curie – Biography|work=Nobelprize.org|publisher=Nobel Media AB|date=2014|accessdate=14 March 2013|ref={{harvid|Pierre Curie – Biography}}}}
* {{cite web|url=http://www.thermaltronics.com/tmt-9000s.php|title=TMT-9000S Soldering and Rework Station|website=thermaltronics.com|accessdate=13 January 2016|ref={{harvid|TMT-9000S}}}}
{{refend}}
[[رده:تغییرات فازی]]
[[رده:تغییرات فازی]]
[[رده:دما]]
[[رده:دما]]

نسخهٔ ‏۲۸ ژانویهٔ ۲۰۲۰، ساعت ۱۳:۲۴

در علم فیزیک و مواد ، درجه حرارت کوری ( T C ) یا نقطه کوری ، دمایی است که در دماهای بالاتر از آن برخی از مواد خاصیت مغناطیسی دائمی خود را از دست می‌دهند ، که در اکثر موارد دارای خاصیت مغناطیسی القایی می‌شوند. درجه حرارت کوری به نام پیر کوری نامگذاری‌شده‌است که نشان داد خاصیت مغناطیسی در یک دمای بحرانی از بین می‌رود. [۱]

نیروی مغناطیس توسط گشتاور مغناطیسی تعیین می‌شود ، یک گشتاور دوقطبی درون یک اتم که از حرکت زاویه‌ای و چرخش الکترون‌ها منشا می‌گیرد. مواد دارای ساختارهای ذاتی مختلف گشتاور مغناطیسی هستند که به درجه حرارت بستگی دارد. دمای کوری یک نقطه بحرانی است که در آن گشتاور مغناطیسی ذاتی یک ماده تغییر جهت می‌دهد.

خاصیت مغناطیسی دائمی با هم‌ترازی گشتاور مغناطیسی ایجاد می‌شود و خاصیت مغناطیسی القایی هنگامی به وجود می‌آید که گشتاورهای مغناطیسی بی‌نظم تحت یک میدان مغناطیسی اعمال‌شده هم‌ردیف می‌شوند. به عنوان مثال ، گشتاورهای مغناطیسی مرتب شده ( فرومغناطیسی ، شکل 1) در دمای کوری تغییر می‌کنند و بی‌نظم می‌شوند ( پارامغناطیسی ، شکل 2). هرچه دما بالاتر می‌رود آهنرباها ضعیف‌تر می‌شوند ، به طوری که مغناطیس خودبخودی فقط در دما‌های پایین‌تر از دمای کوری رخ می‌دهد. پذیرفتاری مغناطیسی بالاتر از دمای کوری را می‌توان از قانون کوری-ویس ، که از قانون کوری بدست آمده محاسبه کرد.  

در قیاس مواد فرومغناطیس و پارامغناطیس، می‌توان از دمای کوری برای توصیف انتقال فاز بین فروالکتریسیته و پاراالکتریسیته ستفاده کرد.


ماده دمای کوری (K)
آهن (Fe) 1043
کبالت (Co) 1400
نیکل (Ni) 627
گادولینیوم (Gd) 292
دیسپروزیم (Dy) 88
بیسموتید منگنز (MnBi) 630
آنتی آمید منگنز (MnSb) 587
کروم (IV) اکسید (CRO 2) 386
آرسنید منگنز (MnAs ) 318
اکسید یوروپیوم ( EuO) 69
آهن(III) اکسید (Fe2O3) 948
اکسید آهن(II,III)

(FeOFe2O3)

858
NiO – Fe 2 O 3 858
CuO–Fe2O3 728
MgO–Fe2O3 713
MnO–Fe2O3 573
Yttrium iron garnet

(Y3Fe5O12)

560
آهنرباهای نئودیمیوم 583-673
آلنیکو 973-1133
آهنرباهای ساماریوم-کبالت 993-1073
استرانس فریت 723

نگارخانه

گشتاور مغناطیسی

گشتاورهای مغناطیسی گشتاورهای دوقطبی دائمی درون یک اتم هستند که از حرکت زاویه‌ای و چرخش الکترون[۲] با رابطه μ l = el / 2m e بدست می‌اید، جایی که m e جرم یک الکترون است ، μ l گشتاور مغناطیسی و l اندازه حرکت زاویه‌ای است ؛به این نسبت، نسبت ژیرومغناطیسی گفته می‌شود .

الکترون‌های موجود در یک اتم ازطریق حرکت زاویه‌ای خود و حرکت مداری آنها در اطراف هسته به ایجاد گشتاور مغناطیسی کمک می‌کنند. گشتاور مغناطیسی حاصل از هسته بر خلاف گشتاور مغناطیسی الکترون‌ها ناچیز است. [۳] بالارفتن دما منجر به ایجاد الکترون‌های با انرژی بالاتر می‌شود که نظم و صف‌بندی دوقطبی‌ها را به هم می‌زند. مواد فرومغناطیسی ، پارامغناطیسی ، فری مغناطیسی و ضد‌فرومغناطیسی دارای ساختارهای گشتاور مغناطیسی ذاتی متفاوتی هستند. در دمای کوری یک ماده ، این خصوصیات تغییر می‌کنند. انتقال از ضدفرومغناطیسی به پارامغناطیسی (یا برعکس) در دمای نیل اتفاق می‌افتد ، که مشابه دمای کوری است.

پایین TC بالای TC
فرومغناطیسی ↔ پارامغناطیسی
فری مغناطیسی ↔ پارامغناطیسی
آنتی فرومغناطیسی ↔ پارامغناطیسی

 

  • جهت گیری از لحظات مغناطیسی در مواد
  • فرومغناطیس : گشتاورهای مغناطیسی در یک ماده فرومغناطیسی. گشتاورهای مغناطیسی در نبود میدان مغناطیسی خارجی ، منظم و هم اندازه هستند.(شکل1)
    فرومغناطیس : گشتاورهای مغناطیسی در یک ماده فرومغناطیسی. گشتاورهای مغناطیسی در نبود میدان مغناطیسی خارجی ، منظم و هم اندازه هستند.(شکل1)
  • پارامغناطیس : گشتاورهای مغناطیسی در ماده پارامغناطیسی. گشتاورهای مغناطیسی در نبود میدان مغناطیسی خارجی نامنظم اند و در حضور میدان مغناطیسی خارجی منظم اند.(شکل2)
    پارامغناطیس : گشتاورهای مغناطیسی در ماده پارامغناطیسی. گشتاورهای مغناطیسی در نبود میدان مغناطیسی خارجی نامنظم اند و در حضور میدان مغناطیسی خارجی منظم اند.(شکل2)
  • فری‌مغناطیس : گشتاورهای مغناطیسی در یک ماده فری‌مغناطیس. گشتاورها به طور متضاد هم‌ردیف بوده و به دلیل ساخته شدن از دو یون مختلف ، دارای اندازه‌های متفاوت هستند. این در صورت عدم وجود میدان مغناطیسی خارجی است.
    فری‌مغناطیس : گشتاورهای مغناطیسی در یک ماده فری‌مغناطیس. گشتاورها به طور متضاد هم‌ردیف بوده و به دلیل ساخته شدن از دو یون مختلف ، دارای اندازه‌های متفاوت هستند. این در صورت عدم وجود میدان مغناطیسی خارجی است.
  • آنتی‌فرومغناطیس : گشتاورهای مغناطیسی در ماده آنتی‌فرومغناطیسی. گشتاورها به طور متضاد هم‌ردیف بوده و بزرگی‌های یکسانی دارند. این در صورت عدم وجود میدان مغناطیسی خارجی است.
    آنتی‌فرومغناطیس : گشتاورهای مغناطیسی در ماده آنتی‌فرومغناطیسی. گشتاورها به طور متضاد هم‌ردیف بوده و بزرگی‌های یکسانی دارند. این در صورت عدم وجود میدان مغناطیسی خارجی است.


موادی با گشتاور مغناطیسی که در دمای کوری خواصشان تغییر می‌کند

ساختارهای فرومغناطیسی ، پارامغناطیسی ، فری‌مغناطیسی و ضد فرومغناطیسی از گشتاورهای مغناطیسی ذاتی تشکیل شده‌اند. اگر تمام الکترون‌های موجود در ساختار جفت شوند ، این گشتاورها به دلیل چرخش‌ها و گشتاورهای زاویه‌ای مخالف خنثی می‌شوند. بنابراین، حتی با یک میدان مغناطیسی خارجی، این مواد دارای خواص مختلفی هستند و دمای کوری ندارند. [۴] [۵]

مواد پارامغناطیسی

یک ماده فقط بالاتر از دمای کوری آن پارامغناطیس است. درغیاب میدان مغناطیسی خارجی مواد پارامغناطیسی خاصیت مغناطیسی ندارند و در حضور میدان خارجی این مواد دارای خاصیت مغناطیسی هستند. در غیاب میدان مغناطیسی خارجی ، گشتاور‌های مغناطیسی بی‌نظم هستند، یعنی اتمها نامتقارن و تراز نشده هستند. در حضور یک میدان مغناطیسی خارجی ، گشتاورهای مغناطیسی به طور موقت با میدان خارجی موازی می‎‌شوند. [۶] [۷] در حضور میدان خارجی اتمها متقارن و هم تراز هستند [۸] و گشتاورهای مغناطیسی در یک راستا قرار دارند که باعث ایجاد میدان مغناطیسی القایی می‌شود. [۸] [۹]

مواد پارامغناطیس، به میدان مغناطیسی خارجی واکنش نشان می‌دهند که این واکنش به عنوان پذیرفتاری مغناطیسی شناخته می‌شود. [۱۰] پذیرفتاری مغناطیسی فقط برای مواد با گشتاورهای مغناطیسی بی‌نظم در دماهای بالاتر از دمای کوری اتفاق می‌افتد. [۱۱]

منابع پارامغناطیس (موادی که درجه حرارت کوری دارند) عبارتند از: [۱۲]

  • تمام اتم‌هایی که الکترون‌های جفت‌نشده دارند.
  • اتم‌هایی که لایه‌های اکترونی درونی ناقص دارند.
  • رادیکال‌های آزاد ؛
  • فلزات


در دماهای بالاتر از دمای کوری ، اتم‌ها برانگیخته می‌شوند و جهت چرخش اکترون‌ها تصادفی می‌شود [۱۳] اما در حضور یک میدان خارجی مجدداً منظم می‌شوند، یعنی مواد پارامغناطیس می‌شوند. در دماهای پایین‌تر از دمای کوری ، [۱۴] اتم‌ها منظم اند و مواد فرومغناطیسی اند. [۱۵] میدان مغناطیسی القایی مواد پارامغناطیسی در مقایسه با میدان مغناطیسی مواد فرومغناطیسی بسیار ضعیف است. [۱۴]

مواد فرومغناطیسی

مواد فقط در دماهای پایین تر از دمای کوری‎شان فرومغناطیس هستند. مواد فرومغناطیسی در صورت عدم وجود میدان مغناطیسی خارجی نیز خاصیت مغناطیسی دارند.

در غیاب میدان مغناطیسی خارجی، ماده دارای خاصیت مغناطیسی خودبخودی است که نتیجه گشتاورهای مغناطیسی مرتب شده است. یعنی ، برای مواد فرومغناطیس ، اتم‌ها متقارن و در یک راستا قرار دارند و یک میدان مغناطیسی دائمی ایجاد می‌کنند.

مواد فری‌مغناطیسی

مواد فقط در دماهای کمتر از دمای کوری‌شان فری‌مغناطیسی هستند. مواد فری‌مغناطیسی در صورت عدم وجود میدان مغناطیسی خارجی دارای خاصیت مغناطیسی بوده و از دو یون مختلف تشکیل می‌شوند . [۱۶] . [۱۷]

در غیاب میدان مغناطیسی خارجی، این مواد خاصیت مغناطیسی خودبخودی دارند و این نتیجه گشتاورهای مغناطیسی مرتب شده است. یعنی ، برای مواد فری‌مغناطیس گشتاورهای مغناطیسی یک یون در یک جهت با بزرگی مشخص تراز می‌شوند و گشتاورهای مغناطیسی یون دیگر در جهت مخالف با بزرگی متفاوت تراز می‌شوند. از آنجا که گشتاورهای مغناطیسی در جهات متفاوت اندازه‌ی متفاوت دارند، باز هم یک مغناطیس خود‌به‌خودی بوجود می‌آید و یک میدان مغناطیسی نیز وجود دارد. [۱۸]

در مواد فری‌مغناطیس در زیر دمای کوری ، اتم‌ها و گشتاورهای مغناطیسی هر یون منظم قرار می‌گیرند و باعث ایجاد خاصیت مغناطیسی خودبخودی می‌شوند. بالاتر از دمای کوری، مواد پارامغناطیسی هستند زیرا اتم‌ها گشتاورهای مغناطیسی مرتب شده خود را از دست می‌دهند و ماده تحت گذار فازی قرار می‌گیرد. [۱۹]

آنتی‌فرومغناطیس و دمای نیل

مواد فقط در دماهاي پایین‌تر از دمای نیل انتی‌فرومغناطیس هستند. مانند دمای کوری، در بالاتر از دمای نیل نیز ماده تحت گذار فازی قرار می‌گیرد و پارامغناطیس می‌شود.

مواد فقط در دماهاي پایین‌تر از دمای نیل انتی‌فرومغناطیس هستند. مانند دمای کوری، در بالاتر از دمای نیل نیز ماده تحت گذار فازی قرار می‌گیرد و پارامغناطیس می‌شود.

منابع

  • Buschow, K. H. J. (2001). Encyclopedia of Materials: Science and Technology. Elsevier. ISBN 0-08-043152-6.
  • Kittel, Charles (1986). Introduction to Solid State Physics (6th ed.). John Wiley & Sons. ISBN 0-471-87474-4.
  • Pallàs-Areny, Ramon; Webster, John G. (2001). Sensors and Signal Conditioning (2nd ed.). John Wiley & Sons. ISBN 978-0-471-33232-9.
  • Spaldin, Nicola A. (2010). Magnetic Materials: Fundamentals and Applications (2nd ed.). Cambridge: Cambridge University Press. ISBN 9780521886697.
  • Ibach, Harald; Lüth, Hans (2009). Solid-State Physics: An Introduction to Principles of Materials Science (4th ed.). Berlin: Springer. ISBN 9783540938033.
  • Levy, Robert A. (1968). Principles of Solid State Physics. Academic Press. ISBN 978-0124457508.
  • Fan, H. Y. (1987). Elements of Solid State Physics. Wiley-Interscience. ISBN 9780471859871.
  • Dekker, Adrianus J. (1958). Solid State Physics. Macmillan. ISBN 9780333106235.
  • Cusack, N. (1958). The Electrical and Magnetic Properties of Solids. Longmans, Green.
  • Hall, J. R.; Hook, H. E. (1994). Solid State Physics (2nd ed.). Chichester: Wiley. ISBN 0471928054.
  • Jullien, André; Guinier, Rémi (1989). The Solid State from Superconductors to Superalloys. Oxford: Oxford Univ. Press. ISBN 0198555547.
  • Mendelssohn, K. (1977). The Quest for Absolute Zero: The Meaning of Low Temperature Physics. with S.I. units. (2nd ed.). London: Taylor and Francis. ISBN 0850661196.
  • Myers, H. P. (1997). Introductory Solid State Physics (2nd ed.). London: Taylor & Francis. ISBN 0748406603.
  • Kittel, Charles (1996). Introduction to Solid State Physics (7th ed.). New York [u.a.]: Wiley. ISBN 0471111813.
  • Palmer, John (2007). Planar Ising correlations (Online ed.). Boston: Birkhäuser. ISBN 9780817646202.
  • Bertoldi, Dalía S.; Bringa, Eduardo M.; Miranda, E. N. (May 2012). "Analytical solution of the mean field Ising model for finite systems". Journal of Physics: Condensed Matter. 24 (22): 226004. Bibcode:2012JPCM...24v6004B. doi:10.1088/0953-8984/24/22/226004. PMID 22555147. Retrieved 12 February 2013.
  • Brout, Robert (1965). Phase Transitions. New York, Amsterdam: W. A. Benjamin, Inc.
  • Rau, C.; Jin, C.; Robert, M. (1988). "Ferromagnetic order at Tb surfaces above the bulk Curie temperature". Journal of Applied Physics. 63 (8): 3667. Bibcode:1988JAP....63.3667R. doi:10.1063/1.340679.
  • Skomski, R.; Sellmyer, D. J. (2000). "Curie temperature of multiphase nanostructures". Journal of Applied Physics. 87 (9): 4756. Bibcode:2000JAP....87.4756S. doi:10.1063/1.373149.
  • López Domínguez, Victor; Hernàndez, Joan Manel; Tejada, Javier; Ziolo, Ronald F. (14 November 2012). "Colossal Reduction in Curie Temperature Due to Finite-Size Effects in CoFe
    2    O
    4     Nanoparticles". Chemistry of Materials. 25 (1): 6–11. doi:10.1021/cm301927z.
  • Bose, S. K.; Kudrnovský, J.; Drchal, V.; Turek, I. (18 November 2011). "Pressure dependence of Curie temperature and resistivity in complex Heusler alloys". Physical Review B. 84 (17): 174422. arXiv:1010.3025. Bibcode:2011PhRvB..84q4422B. doi:10.1103/PhysRevB.84.174422.
  • Webster, John G., ed. (1999). The Measurement, Instrumentation, and Sensors Handbook (Online ed.). Boca Raton, FL: CRC Press published in cooperation with IEEE Press. ISBN 0849383471.
  • Whatmore, R. W. (1991). Electronic Materials: From Silicon to Organics (2nd ed.). New York, NY: Springer. ISBN 978-1-4613-6703-1.
  • Kovetz, Attay (1990). The Principles of Electromagnetic Theory (1st ed.). Cambridge, UK: Cambridge University Press. ISBN 0-521-39997-1.
  • Hummel, Rolf E. (2001). Electronic Properties of Materials (3rd ed.). New York [u.a.]: Springer. ISBN 0-387-95144-X.
  • Pascoe, K. J. (1973). Properties of Materials for Electrical Engineers. New York, N.Y.: J. Wiley and Sons. ISBN 0471669113.
  • Paulsen, J. A.; Lo, C. C. H.; Snyder, J. E.; Ring, A. P.; Jones, L. L.; Jiles, D. C. (23 September 2003). "Study of the Curie temperature of cobalt ferrite based composites for stress sensor applications". IEEE Transactions on Magnetics. 39 (5): 3316–18. Bibcode:2003ITM....39.3316P. doi:10.1109/TMAG.2003.816761. ISSN 0018-9464.
  • Hwang, Hae Jin; Nagai, Toru; Ohji, Tatsuki; Sando, Mutsuo; Toriyama, Motohiro; Niihara, Koichi (March 1998). "Curie temperature Anomaly in Lead Zirconate Titanate/Silver Composites". Journal of the American Ceramic Society. 81 (3): 709–12. doi:10.1111/j.1151-2916.1998.tb02394.x.
  • Sadoc, Aymeric; Mercey, Bernard; Simon, Charles; Grebille, Dominique; Prellier, Wilfrid; Lepetit, Marie-Bernadette (2010). "Large Increase of the Curie temperature by Orbital Ordering Control". Physical Review Letters. 104 (4): 046804. arXiv:0910.3393. Bibcode:2010PhRvL.104d6804S. doi:10.1103/PhysRevLett.104.046804. PMID 20366729.
  • Kochmański, Martin; Paszkiewicz, Tadeusz; Wolski, Sławomir (2013). "Curie–Weiss magnet: a simple model of phase transition". European Journal of Physics. 34 (6): 1555–73. arXiv:1301.2141. Bibcode:2013EJPh...34.1555K. doi:10.1088/0143-0807/34/6/1555.
  • "Pierre Curie – Biography". Nobelprize.org. Nobel Media AB. 2014. Retrieved 14 March 2013.
  • "TMT-9000S Soldering and Rework Station". thermaltronics.com. Retrieved 13 January 2016.
  1. ↑ (Pierre Curie – Biography)
  2. ↑ (Hall و Hook 1994)
  3. ↑ (Jullien و Guinier 1989)
  4. ↑ (Ibach و Lüth 2009)
  5. ↑ (Levy 1968)
  6. ↑ (Dekker 1958)
  7. ↑ (Levy 1968)
  8. ↑ ۸٫۰ ۸٫۱ (Fan 1987)
  9. ↑ (Dekker 1958)
  10. ↑ (Ibach و Lüth 2009)
  11. ↑ (Mendelssohn 1977)
  12. ↑ (Levy 1968)
  13. ↑ (Levy 1968)
  14. ↑ ۱۴٫۰ ۱۴٫۱ (Cusack 1958)
  15. ↑ (Fan 1987)
  16. ↑ (Jullien و Guinier 1989)
  17. ↑ (Jullien و Guinier 1989)
  18. ↑ (Jullien و Guinier 1989)
  19. ↑ (Jullien و Guinier 1989)
برگرفته از «https://fa.wikipedia.org/w/index.php?title=دمای_کوری&oldid=28121623»