The paramagnetismus je forma magnetismu, při které jsou určité materiály slabě přitahovány vnějším magnetickým polem a vytvářejí vnitřní magnetické pole indukované ve směru aplikovaného magnetického pole.
Na rozdíl od toho, co si mnoho lidí často myslí, magnetické vlastnosti se neomezují pouze na feromagnetické látky. Všechny látky mají magnetické vlastnosti, a to i slabším způsobem. Tyto látky se nazývají paramagnetické a diamagnetické.
Tímto způsobem lze rozlišit dva typy látek: paramagnetické a diamagnetické. Za přítomnosti magnetického pole jsou paramagnetika přitahována k oblasti, kde je intenzita pole největší. Místo toho jsou diamagnetické přitahovány k oblasti pole, ve které je intenzita menší.
Když jsou v přítomnosti magnetických polí, paramagnetické materiály zažívají stejný typ přitažlivosti a odpuzování, jaký zažívají magnety. Když však magnetické pole zmizí, entropie ukončí indukované magnetické vyrovnání..
Jinými slovy, paramagnetické materiály jsou přitahovány magnetickými poli, i když se z nich nestávají permanentně magnetizované materiály. Některé příklady paramagnetických látek jsou: vzduch, hořčík, platina, hliník, titan, wolfram a lithium, mimo jiné.
Rejstřík článků
Paramagnetismus je způsoben skutečností, že určité materiály jsou tvořeny atomy a molekulami, které mají permanentní magnetické momenty (nebo dipóly), i když nejsou v přítomnosti magnetického pole..
Magnetické momenty jsou způsobeny točením nepárových elektronů v kovech a jiných materiálech, které mají paramagnetické vlastnosti..
V čistém paramagnetismu dipóly vzájemně neinteragují, ale jsou orientovány náhodně v nepřítomnosti vnějšího magnetického pole v důsledku tepelného míchání. To vytváří nulový magnetický moment.
Když je však aplikováno magnetické pole, mají dipóly tendenci se vyrovnat s aplikovaným polem, což má za následek čistý magnetický moment ve směru tohoto pole a přidává se k tomu vnějšího pole..
V každém případě lze vyrovnání dipólů vyrovnat účinkem teploty..
Tímto způsobem, když je materiál zahříván, je tepelné míchání schopné působit proti účinku magnetického pole na dipóly a magnetické momenty se chaoticky přeorientují a snižují intenzitu indukovaného pole..
Curieho zákon byl vyvinut experimentálně francouzským fyzikem Pierrem Curiem v roce 1896. Lze jej použít pouze při vysokých teplotách a při působení paramagnetické látky v přítomnosti slabých magnetických polí..
Je to tak proto, že nestačí popsat paramagnetismus, když je velká část magnetických momentů vyrovnána..
Zákon stanoví, že magnetizace paramagnetického materiálu je přímo úměrná intenzitě aplikovaného magnetického pole. To je to, co je známé jako Curieův zákon:
M = X ∙ H = CH / T
Ve výše uvedeném vzorci M je magnetizace, H je hustota magnetického toku aplikovaného magnetického pole, T je teplota měřená ve stupních Kelvina a C je konstanta, která je specifická pro každý materiál a nazývá se Curieova konstanta..
Pozorování Curieho zákona také ukazuje, že magnetizace je nepřímo úměrná teplotě. Z tohoto důvodu, když se materiál zahřívá, dipóly a magnetické momenty mají tendenci ztrácet orientaci získanou přítomností magnetického pole..
Paramagnetické materiály jsou všechny materiály s magnetickou permeabilitou (schopnost látky přitahovat nebo způsobit průchod magnetického pole) podobnou magnetické permeabilitě vakua. Takové materiály vykazují zanedbatelnou úroveň feromagnetismu..
Fyzikálně je uvedeno, že jeho relativní magnetická permeabilita (kvocient mezi permeabilitou materiálu nebo média a permeabilitou vakua) je přibližně rovna 1, což je magnetická permeabilita vakua..
Mezi paramagnetickými materiály existuje určitý typ materiálů, který se nazývá superparamagnetický. I když se řídí Curieho zákonem, mají tyto materiály poměrně vysokou Curieovu konstantní hodnotu.
Byl to Michael Faraday, který si v září 1845 uvědomil, že ve skutečnosti všechny materiály (nejen feromagnetické) reagují na přítomnost magnetických polí..
Pravdou je, že většina látek má diamagnetický charakter, protože dvojice spárovaných elektronů - a tedy s opačným spinem - slabě upřednostňují diamagnetismus. Naopak, pouze v případě, že existují nepárové elektrony, dochází k diamagnetismu.
Paramagnetické i diamagnetické materiály mají slabou náchylnost k magnetickým polím, ale zatímco v prvním případě je pozitivní v druhém, je negativní.
Diamagnetické materiály jsou mírně odpuzovány magnetickým polem; na druhé straně jsou přitahovány paramagnetiky, i když také s malou silou. V obou případech, když je magnetické pole odstraněno, účinky magnetizace zmizí..
Jak již bylo zmíněno, drtivá většina prvků, které tvoří periodickou tabulku, je diamagnetická. Příkladem diamagnetických látek jsou tedy voda, vodík, helium a zlato..
Vzhledem k tomu, že paramagnetické materiály mají chování podobné vakuu při absenci magnetického pole, jejich použití v průmyslu je poněkud omezené.
Jednou z nejzajímavějších aplikací paramagnetismu je elektronická paramagnetická rezonance (RPE), která je široce používána ve fyzice, chemii a archeologii. Jedná se o techniku spektroskopie, pomocí které je možné detekovat druhy s nepárovými elektrony.
Tato technika se mimo jiné používá při kvašení, při průmyslové výrobě polymerů, při opotřebení motorových olejů a při výrobě piva. Podobně je tato technika široce používána při datování archeologických pozůstatků..
Zatím žádné komentáře