Suhu Curie dan Kehilangan Feromagnetisme

Dalam bahan feromagnet, banyak momen magnet atom boleh tersusun dalam domain. Apabila suhu meningkat, gangguan terma semakin kuat dan susunan ini menjadi semakin sukar dikekalkan.

Feromagnetisme hilang di atas suhu Curie

Apabila suhu melepasi suhu Curie, susunan feromagnet jarak jauh tidak lagi stabil. Bahan tidak mengekalkan magnetisasi spontan seperti di bawah suhu tersebut. Suhu kritikal ini dilambangkan T_C. Di atas T_C, momen magnet atom masih wujud tetapi tidak lagi tersusun secara kolektif tanpa medan luar.

Domain menerangkan magnetisasi di bawah suhu Curie

Di bawah suhu Curie, domain boleh mengandungi banyak momen atom yang sejajar. Medan luar boleh mengubah orientasi dan saiz domain lalu menghasilkan magnetisasi bersih yang lebih besar.

Peralihan ini tidak menghapuskan semua respons magnet

Di atas suhu Curie, bahan masih boleh menunjukkan respons magnet yang lebih lemah seperti paramagnetisme. Yang hilang ialah susunan feromagnet spontan. Di atas T_C, kerentanan magnet χ lazimnya menurun apabila suhu meningkat. Dalam rejim yang sesuai, hubungan ini boleh dihampiri menggunakan hukum Curie–Weiss, χ = C/(T − θ), dengan C pemalar Curie dan θ suhu Weiss. Suhu Weiss tidak semestinya sama tepat dengan suhu Curie sebenar. Model ini kurang tepat apabila terlalu hampir dengan suhu peralihan magnet.

Nilai tipikal suhu Curie: besi kira-kira 1 043 K (770 °C), kobalt kira-kira 1 388 K (1 115 °C), nikel kira-kira 627 K (354 °C), dan gadolinium sekitar 292 K (19 °C), iaitu hampir suhu bilik. Sekeping besi yang dipanaskan melepasi 770 °C tidak lagi ditarik kuat oleh magnet. Apabila disejukkan semula di bawah T_C, ia boleh menjadi feromagnet semula, tetapi arah domain tidak semestinya seperti asal, jadi magnet kekal yang dipanaskan melepasi T_C kehilangan magnetisasinya. Dalam model Curie–Weiss ringkas yang mengandaikan θ = T_C, χ pada 1.1T_C ialah 10 kali χ pada 2T_C. Pengiraan ini menggambarkan kecenderungan kerentanan meningkat apabila suhu menghampiri T_C dari atas, tetapi tidak semestinya memberikan nisbah sebenar bagi sesuatu bahan. Pemanasan melepasi T_C digunakan untuk menyahmagnetkan bahan, dan titik Curie juga digunakan dalam beberapa suis suhu.

Sejarah ringkas

Pierre Curie menunjukkan pada 1895 bahawa sifat feromagnet hilang di atas suhu tertentu, dan Pierre Weiss kemudian mengemukakan teori medan molekul dan domain pada 1907.

Bagaimana kita mengetahui hal ini?