Curie tenperatura

Wikipedia, Entziklopedia askea
Jump to navigation Jump to search
1. Irudia. Curieren tenperaturaren azpitik, inguruko spin magnetikoak paraleloan lerrokatzen dira ferromagnetoan aplikatutako eremu magnetikorik ezean.
2. Irudia. Curieren tenperaturaren gainetik, bira magnetikoak ausaz lerrokatzen dira paramagneto batean, eremu magnetiko bat aplikatzen ez bada.

Fisikan eta materialen zientzian, Curie tenperatura (TC) edo Curie puntuaren tenperatura, zenbait materialek euren propietate magnetiko iraunkorrak galtzen dituzten tenperatura da, kasu gehienetan, induzitutako magnetismoagatik ordezkatuak izan daitezkeenak. Curieren tenperaturak Pierre Curieren izena darama, zeinak magnetismoa tenperatura kritiko batean galdu zela erakutsi zuen. [1]

Magnetismoaren indarra momentu magnetikoak zehazten du, momentu angeluarrean sortzen den atomo baten barnean dagoen momentu dipolar batek eta elektroien spinak. Materialek momentu magnetiko intrintsekoen egitura desberdinak dituzte, tenperaturaren araberakoak. Curieren tenperatura puntu kritikoa da non material baten momentu magnetiko intrintsekoak norabidez aldatzen diren.

Magnetismo iraunkorra momentu magnetikoen lerrokatzeak eragiten du. Induzitutako magnetismoa sortzen da momentu magnetiko desordenatuak aplikatutako eremu magnetiko batean lerrokatzera behartuta daudenean. Adibidez, ordenatutako momentu magnetikoak aldatu eta desordenatu egiten dira Curieren tenperaturan. Tenperatura altuenek imanak ahultzen dituzte, berezko magnetismoa Curieren tenperaturaren azpitik baino ez baita gertatzen. Curie-Weissen legetik abiatuta kalkula daiteke Curieren tenperaturaren gainetik dagoen suszeptibilitate magnetikoa, Curie-Weissen legetik eratorria dena.

Material ferromagnetiko eta paramagnetikoekin analogian, Curieren tenperatura ere erabil daiteke ferroelektrizitatearen eta paraelektrizitatearen arteko fase-trantsizioa deskribatzeko. Testuinguru horretan, ordena parametroa polarizazio elektrikoa da, balio finitu batetik zerora pasatzen dena tenperatura Curieren tenperaturaren gainetik igotzen denean.

1. Taula. Materialen Curie tenperaturak[2][3][4]
Materiala Curie Tenperatura (K)
Alnico 973-1133
Kromo (IV) oxidoa (CrO2) 386
Kobaltoa (Co) 1400
CuO-Fe2O3 728
Disprosioa (Dy) 88
Europio oxidoa (EuO) 69
Gadolinioa (Gd) 292
Burdina (Fe) 1043
Burdin (II, III) oxidoa (FeOFe2O3) 858
Burdin (III) oxidoa (Fe2O3) 948
Manganeso antimoniouroa (MnSb) 587
Manganeso artseniuroa (MnAs) 318
Manganeso bismuroa (MnBi) 630
MgO-Fe2O3 713
MnO-Fe2O3 573
Neodimio magnetoak 583-673
Nikela (Ni) 627
NiO-Fe2O3 858
Samario-kobalto magnetoak 993-1073
Ferrita 723
Burdin itrio garnetoa (Y3Fe5O12) 560

Momentu magnetikoak[aldatu | aldatu iturburu kodea]

Momentu magnetikoak atomo baten barruko momentu dipolar iraunkorrak dira, elektroiaren eta spinaren[2] momentu angeluarra μl = el/2me erlazioagatik ulertzen dutenak, non me elektroi baten masa den, μl une magnetikoa da eta l momentu angeluarra; erlazio honi erlazio giromagnetikoa deitzen zaio.

Atomo bateko elektroiek bere momentu angeluarreko eta nukleoaren inguruko momentu orbitaleko momentu magnetikoak laguntzen dituzte. Nukleoaren une magnetikoak hutsalak dira elektroien une magnetikoekin konparatuz.[3] Ekarpen termikoek energia handiagoko elektroiak sortzen dituzte, dipoloen arteko lerrokatze eta ordena eteten dituztenak.

Material ferromagnetikoek, paramagnetikoek, ferrimagnetikoek eta antiferromagnetikoek momentu magnetikoko egitura intrintseko desberdinak dituzte. Material baten Curie espezifikoaren tenperaturan, propietate horiek aldatu egiten dira. Antiferromagnetikotik paramagnetikoraino (edo alderantziz) trantsizioa Néelen tenperaturan gertatzen da, Curieren tenperaturaren analogoa dena.



Curie tenperaturan propietateak aldatzen zaizkien momentu magnetikodun materialak[aldatu | aldatu iturburu kodea]

Estruktura ferromagnetiko, paramagnetiko, ferrimagnetiko eta antiferromagnetikoak intrintseko momentu magnetikoez eratuta daude. Egitura barneko elektroi guztiak parekatuta badaude, momentuak ezeztatzen dira kontrako spinen eta momentu angeluarren ondorioz. Hori dela eta, eremu magnetiko aplikatu bat izan arren, material hauek propietate ezberdinak dituzte eta ez dute Curie tenperatura. [4][5]

Paramagnetikoak[aldatu | aldatu iturburu kodea]

Artikulu printzipala: Paramagnetismoa

Material bat paramagnetikoa da soilik Curie tenperatura gainetik. Material paramagnetikoak ez dira magnetikoak eremu magnetikoa ez badago, aldiz, eremu magnetiko bat aplikatzean magnetikoak dira. Eremu magnetikoaren ausentzian, materialak une magnetiko desordenatuak ditu beraz, atomoak asimetrikoak dira eta ez daude lerrokatuta, eremu magnetiko bat dagoenean berriz, aldi baterako une magnetikoak paraleloak dira aplikatutako eremuarekiko, eta atomoak simetrikoak eta lerrokatuak dira.[6][7][8] Noranzko berean lerrokatzen diren une magnetikoak eremu magnetiko induzitua eragiten dutenak dira. [9] [10]

Paramagnetismorako, eremu magnetiko aplikatuarekiko erantzun hau positiboa da, eta suszeptibilitate magnetiko bezala ezagutzen da.[4] Suszeptibilitate magnetikoa egoera desordenatuetan, Curieren tenperaturaren gainetik baino ez da aplikatzen. [11]

Curie tenperatura duten materialen kasuan, paramagnetismo iturriak honakoak dira:[12]

  • Bete gabeko barne geruzak dituzten atomoak

Curieren tenperaturaren gainetik, atomoak kitzikatuta daude, eta biratzeko orientazioak ausazkoak bihurtzen dira[5], baina eremu aplikatu baten bidez berlerrokatu daitezke, hau da, materiala paramagnetikoa bihurtu daiteke. Curieren tenperaturaren azpitik, egitura intrintsekoak trantsizio fase bat izan du,[12] atomoak ordenatuta daude eta materiala ferromagnetikoa da.[8] Material paramagnetikoek eragindako eremu magnetiko oso ahulak dira material ferromagnetikoen eremu magnetikoekin alderatuta.[12]

Ferromagnetikoak[aldatu | aldatu iturburu kodea]

Artikulu printzipala: Ferromagnetismoa

Materialak dagozkien Curie tenperaturen azpitik baino ez dira ferromagnetikoak. Material ferromagnetikoak magnetikoak dira eremu magnetiko aplikaturik ez dagoenean.

Eremu magnetiko bat falta denean, materialak berezko magnetizazioa du, une magnetiko ordenatuen ondorioz; hau da, ferromagnetismorako, atomoak simetrikoak dira eta norabide berean lerrokatuta daude eremu magnetiko iraunkor bat sortuz.

Elkarrekintza magnetikoak elkarrekin mantentzen dira truke-interakzioen bidez; bestela, gorabehera termikoek une magnetikoen interakzio ahulak gaindituko lituzke.

Curieren tenperaturaren azpitik, atomoak lerrokatuta eta paraleloan daude, berezko magnetismoa eraginez; materiala ferromagnetikoa da. Curieren tenperaturaren gainetik, materiala paramagnetikoa da, atomoek beren une magnetiko ordenatuak galtzen baitituzte materialak fase trantsizio bat esperimentatzen duenean.[12]

Ferrimagnetikoak[aldatu | aldatu iturburu kodea]

Artikulu printzipala: Ferrimagnetismoa

Materialak ferrimagnetikoak dira beraien Curie tenperaturaren azpitik daudenean bakarrik. Material ferrimagnetikoak magnetikoak dira aplikatutako eremu magnetikorik ez dagoenean, eta bi ioi ezberdinez osatuta daude.[13]

Eremu magnetiko bat falta denean, materialak, momentu magnetiko ordenatuen emaitza den magnetismo espontaneoa du; beste era batean esanda, ioi baten momentu magnetikoak norabide batean lerrokatuta daude magnitude batean, beste ioiarenak ordea, kontrako norabidean daude lerrokatuta magnitude ezberdin batekin. Momentu magnetikoak balio ezberdinekoak direnez eta lerrokatze ezberdinak dituztenez, oraindik magnetismo espontaneo bat eta eremu magnetiko bat dago.[13]

Material ferromagnetikoen antzera, interakzio magnetikoak elkartrukeen bidez atxikita mantentzen dira. Hala ere, momentuen orientazioak antiparaleloak dira, eta batak besteari bulkada kentzen dionez, bulkada garbia da.[13]

Curieren tenperaturaren gainetik, materiala paramagnetikoa da, atomoek euren une magnetiko ordenatuak galtzen baitituzte materialak fase trantsizio bat jasaten duen heinean.[13]

Antiferromagnetikoak edo Néel tenperatura[aldatu | aldatu iturburu kodea]

Materialak antiferrimagnetikoak beren Néel tenperaturaren azpitik baino ez dira antiferromagnetikoak. Hori Curieren tenperaturaren antzekoa da, non Néelen tenperaturaren gainetik, fase-trantsizio bat jasan eta paramagnetiko bihurtzen den.

Honelako materialek, Néel-en tenperaturatik beherako tenperatura guztietan, kontrako norabideetan lerrokatutako une magnetiko berdinak dituzte, emaitza bezala une magnetiko nulua eta magnetismo garbi nulua ematen dute. Material antiferromagnetikoak oso magnetikoak dira eremu magnetiko aplikaturik dagoenean edo ez dagoenean.

Curie tenperaturan material ferroelektrikoetan[aldatu | aldatu iturburu kodea]

3. irudia. (T0 azpitik) polarizazio ferroelektrikoa, P, aplikatutako eremu elektriko batean, E.
4. irudia. (T0 gainetik) polarizazio dielektrikoa, P, aplikatutako eremu elektriko batean, E.

Material ferromagnetikoak eta paramagnetikoak konparatuz, Curie tenperatura (TC) terminoa material ferroelektriko bat paraelektriko bihurtzen den tenperaturari ere aplikatzen zaio. Beraz, TC material ferroelektrikoek beren polarizazio espontaneoa galtzen duten tenperatura da, lehen edo bigarren mailako fase-aldaketa gertatzen delarik. Bigarren mailako trantsizio baten kasuan, konstante dielektrikoaren maximoa definitzen duen Curie Weissen (T0) tenperatura Curieren tenperaturaren berdina da. Hala ere, Curieren tenperatura T0 baino 10 k altuagoa izan daiteke lehen mailako trantsizio baten kasuan. [14]

TC azpitik TC gainetik[15]
Ferroelektrikoa ↔ Dielektrikoa (paraelektrikoa)
Antiferroelektrikoa ↔ Dielektrikoa (paraelektrikoa)
Ferrielektrikoa ↔ Dielektrikoa (paraelektrikoa)
Helielektrikoa ↔ Dielektrikoa (paraelektrikoa)

Ferroelektriko eta dielektrikoak[aldatu | aldatu iturburu kodea]

Materialak ferroelektrikoak dira, dagokion T0 trantsizio-tenperaturaren azpitik badaude.[16] Material ferroelektrikoak denak piroelektrikoak dira, eta, beraz, berezko polarizazio elektrikoa dute, egiturak asimetrikoak baitira.

Material ferroelektrikoen polarizazioa histeresiari lotuta dago (4. irudia); hau da, iraganeko egoeraren eta gaur egungo egoeraren araberakoak dira. Eremu elektriko bat aplikatzen den heinean, dipoloak lerrokatu eta polarizazioa sortzen da eta eremu elektrikoa ezabatzen denean polarizazioak irauten du. Histeresi zikloa tenperaturaren araberakoa da eta, ondorioz, tenperatura igo eta T0 iritsi ahala, bi kurbak polarizazio dielektrikoan erakusten den bezala bihurgune bihurtzen dira (5. irudia). [17]

Permitibitate erlatiboa[aldatu | aldatu iturburu kodea]

Curie-Weissen legearen aldatutako bertsio bat konstante dielektrikoari aplikatzen zaio, erlatibitate permitibo bezala ere ezagutua:[14][18]

Aplikazioak[aldatu | aldatu iturburu kodea]

Beroak induzitutako trantsizio ferromagnetiko-paramagnetikoa, biltegiratze magneto-optikoetan erabiltzen da, datuak ezabatu eta berriak idazteko. Sony Minidisc eta CD-MO formatuak dira hauen adibide entzutetsuenak. Curie tenperaturaren beste erabilera batzuk soldatzaileen tenperatura kontrola [19] eta takometro-sorgailuen tenperatura aldaeren aurka kanpo magnetikoa egonkortzea dira.[20]

Erreferentziak[aldatu | aldatu iturburu kodea]

  1. (Ingelesez) «The Nobel Prize in Physics 1903» NobelPrize.org . Noiz kontsultatua: 2019-12-09.
  2. a b Solid State Physics. (2. argitaraldia) Chichester: Wiley., 200 or. ISBN 0471928054.
  3. a b Guinier, André.. (1989). The solid state : from superconductors to superalloys. International Union of Crystallography, 155 or. ISBN 0-19-855290-4 PMC 19512587 . Noiz kontsultatua: 2019-12-09.
  4. a b c Ibach, H.. (2009). Solid-state physics : an introduction to principles of materials science. (4th extensively updated and enl. ed. argitaraldia) Springer ISBN 978-3-540-93804-0 PMC 567359159 . Noiz kontsultatua: 2019-12-09.
  5. a b Levy, Robert A.. (1968). Principles of solid state physics. Academic Press, 236-239 or. ISBN 978-0-12-445750-8 PMC 840636902 . Noiz kontsultatua: 2019-12-09.
  6. Dekker, Adrianus J.. (1958). Solid state physics. Macmillan, 217-220 or. ISBN 0-333-10623-7 PMC 638511775 . Noiz kontsultatua: 2019-12-09.
  7. Levy, Robert A.. (1968). Principles of solid state physics. Academic Press ISBN 978-0-12-445750-8 PMC 840636902 . Noiz kontsultatua: 2019-12-09.
  8. a b Fan, H. Y.. (1987). Elements of solid state physics. Wiley ISBN 0-471-85987-7 PMC 16006084 . Noiz kontsultatua: 2019-12-09.
  9. Dekker, Adrianus J.. (1958). Solid state physics. Macmillan, 454-455 or. ISBN 0-333-10623-7 PMC 638511775 . Noiz kontsultatua: 2019-12-09.
  10. Mendelssohn, K. (Kurt), 1906-1980.. (). The quest for absolute zero : the meaning of low temperature physics. (2d ed. argitaraldia) Taylor & Francis, 162 or. ISBN 0-470-99148-8 PMC 2875493 . Noiz kontsultatua: 2019-12-09.
  11. Levy, Robert A., 1926-. (). Principles of solid state physics. Academic Press, 198-202 or. ISBN 978-0-12-445750-8 PMC 840636902 . Noiz kontsultatua: 2019-12-09.
  12. a b c d Cusack, N. (1958). The Electrical and Magnetic Properties of Solids. Longmans, Green, 269 or..
  13. a b c d Guinier, André.. (). The solid state : from superconductors to superalloys. International Union of Crystallography, 158-159 or. ISBN 0-19-855290-4 PMC 19512587 . Noiz kontsultatua: 2019-12-09.
  14. a b Webster, John G. (1999). The measurement, instrumentation, and sensors handbook. CRC Press published in cooperation with IEEE Press, 1999 or. ISBN 0-8493-8347-1 PMC 40050993 . Noiz kontsultatua: 2019-12-09.
  15. Kovetz, Attay.. (1990). The principles of electromagnetic theory. , 116 or. ISBN 0-521-39106-7 PMC 21035221 . Noiz kontsultatua: 2019-12-09.
  16. Myers, H. P.. (1997). Introductory solid state physics. (Second edition. argitaraldia), 404-405 or. ISBN 0-7484-0659-X PMC 36991105 . Noiz kontsultatua: 2019-12-09.
  17. Pascoe, K. J.. (1973). Properties of materials for electrical engineers. Wiley, 190-191 or. ISBN 0-471-66910-5 PMC 797629 . Noiz kontsultatua: 2019-12-09.
  18. Webster, John G. (1999). The measurement, instrumentation, and sensors handbook. CRC Press published in cooperation with IEEE Press ISBN 0-8493-8347-1 PMC 40050993 . Noiz kontsultatua: 2019-12-09.
  19. «Thermaltronics Soldering: Products > TMT-9000S Soldering and Rework Station» www.thermaltronics.com . Noiz kontsultatua: 2019-12-09.
  20. Pallás-Areny, Ramón.. (2001). Sensors and signal conditioning. (2nd ed. argitaraldia) Wiley ISBN 1-60119-065-4 PMC 77058548 . Noiz kontsultatua: 2019-12-09.

Ikus, gainera[aldatu | aldatu iturburu kodea]

Kanpo estekak[aldatu | aldatu iturburu kodea]