Temperatura Curie - Curie temperature
Na física e na ciência dos materiais , a temperatura de Curie ( T C ), ou ponto de Curie , é a temperatura acima da qual certos materiais perdem suas propriedades magnéticas permanentes , que podem (na maioria dos casos) ser substituídas por magnetismo induzido . A temperatura Curie tem o nome de Pierre Curie , que mostrou que o magnetismo se perde em uma temperatura crítica.
A força do magnetismo é determinada pelo momento magnético , um momento dipolar dentro de um átomo que se origina do momento angular e do spin dos elétrons. Os materiais têm diferentes estruturas de momentos magnéticos intrínsecos que dependem da temperatura; a temperatura de Curie é o ponto crítico no qual os momentos magnéticos intrínsecos de um material mudam de direção.
O magnetismo permanente é causado pelo alinhamento de momentos magnéticos e o magnetismo induzido é criado quando os momentos magnéticos desordenados são forçados a se alinhar em um campo magnético aplicado. Por exemplo, os momentos magnéticos ordenados ( ferromagnético , Figura 1) mudam e se tornam desordenados ( paramagnéticos , Figura 2) na temperatura de Curie. Temperaturas mais altas tornam os ímãs mais fracos, pois o magnetismo espontâneo ocorre apenas abaixo da temperatura de Curie. A susceptibilidade magnética acima da temperatura de Curie pode ser calculada a partir da lei de Curie-Weiss , que é derivada da lei de Curie .
Em analogia aos materiais ferromagnéticos e paramagnéticos, a temperatura de Curie também pode ser usada para descrever a transição de fase entre ferroeletricidade e paraeletricidade . Nesse contexto, o parâmetro de ordem é a polarização elétrica que vai de um valor finito a zero quando a temperatura sobe acima da temperatura de Curie.
| Material | Temperatura Curie (K) |
° C | ° F |
|---|---|---|---|
| Ferro (Fe) | 1043 | 770 | 1418 |
| Cobalto (Co) | 1400 | 1130 | 2060 |
| Níquel (Ni) | 627 | 354 | 669 |
| Gadolínio (Gd) | 292 | 19 | 66 |
| Disprósio (Dy) | 88 | -185,2 | -301,3 |
| Bismuteto de manganês (MnBi) | 630 | 357 | 674 |
| Antimonídeo de manganês (Mn Sb ) | 587 | 314 | 597 |
| Óxido de cromo (IV) (CrO 2 ) | 386 | 113 | 235 |
| Arseneto de manganês (Mn As ) | 318 | 45 | 113 |
| Óxido de európio ( Eu O) | 69 | -204,2 | -335,5 |
| Óxido de ferro (III) (Fe 2 O 3 ) | 948 | 675 | 1247 |
| Óxido de ferro (II, III) (FeOFe 2 O 3 ) | 858 | 585 | 1085 |
| NiO – Fe 2 O 3 | 858 | 585 | 1085 |
| Cu O – Fe 2 O 3 | 728 | 455 | 851 |
| MgO – Fe 2 O 3 | 713 | 440 | 824 |
| MnO – Fe 2 O 3 | 573 | 300 | 572 |
| Granada de ítrio e ferro (Y 3 Fe 5 O 12 ) | 560 | 287 | 548 |
| Ímãs de neodímio | 583-673 | 310-400 | 590-752 |
| Alnico | 973-1133 | 700-860 | 1292-1580 |
| Ímãs de samário-cobalto | 993–1073 | 720-800 | 1328-1472 |
| Ferrita de estrôncio | 723 | 450 | 842 |
Momentos magnéticos
Os momentos magnéticos são momentos dipolares permanentes dentro de um átomo que compreendem o momento angular do elétron e spin pela relação μ l = el / 2m e , onde m e é a massa de um elétron, μ l é o momento magnético e l é o momento angular ; esta relação é chamada de relação giromagnética .
Os elétrons em um átomo contribuem com momentos magnéticos de seu próprio momento angular e de seu momento orbital ao redor do núcleo. Os momentos magnéticos do núcleo são insignificantes em contraste com os momentos magnéticos dos elétrons. Contribuições térmicas resultam em elétrons de maior energia interrompendo a ordem e a destruição do alinhamento entre os dipolos.
Materiais ferromagnéticos , paramagnéticos , ferrimagnéticos e antiferromagnéticos possuem diferentes estruturas de momento magnético intrínseco. Na temperatura Curie específica de um material ( T C ), essas propriedades mudam. A transição de antiferromagnético para paramagnético (ou vice-versa) ocorre na temperatura de Néel ( T N ), que é análoga à temperatura de Curie.
| Abaixo de T C | Acima de T C |
|---|---|
| Ferromagnético | ↔ Paramagnético |
| Ferrimagnético | ↔ Paramagnético |
| Abaixo de T N | Acima de T N |
| Antiferromagnético | ↔ Paramagnético |
- Orientações de momentos magnéticos em materiais
Ferromagnetismo : Os momentos magnéticos em um material ferromagnético são ordenados e da mesma magnitude na ausência de um campo magnético aplicado.
Paramagnetismo : Os momentos magnéticos em um material paramagnético são desordenados na ausência de um campo magnético aplicado e ordenados na presença de um campo magnético aplicado.
Ferrimagnetismo : Os momentos magnéticos em um material ferrimagnético têm magnitudes diferentes (devido ao cristal conter dois tipos diferentes de íons magnéticos) que são alinhados opostamente na ausência de um campo magnético aplicado.
Antiferromagnetismo : Os momentos magnéticos em um material antiferromagnético têm as mesmas magnitudes, mas são alinhados opostamente na ausência de um campo magnético aplicado.
Materiais com momentos magnéticos que mudam propriedades na temperatura de Curie
As estruturas ferromagnéticas, paramagnéticas, ferrimagnéticas e antiferromagnéticas são constituídas por momentos magnéticos intrínsecos. Se todos os elétrons dentro da estrutura estiverem emparelhados, esses momentos se cancelam devido a seus spins opostos e momentos angulares. Assim, mesmo com um campo magnético aplicado, esses materiais têm propriedades diferentes e nenhuma temperatura de Curie.
Paramagnético
Um material é paramagnético apenas acima de sua temperatura de Curie. Os materiais paramagnéticos são não magnéticos quando um campo magnético está ausente e magnéticos quando um campo magnético é aplicado. Quando um campo magnético está ausente, o material apresenta momentos magnéticos desordenados; ou seja, os momentos magnéticos são assimétricos e não alinhados. Quando um campo magnético está presente, os momentos magnéticos são realinhados temporariamente em paralelo ao campo aplicado; os momentos magnéticos são simétricos e alinhados. Os momentos magnéticos sendo alinhados na mesma direção são o que causa um campo magnético induzido.
Para o paramagnetismo, esta resposta a um campo magnético aplicado é positiva e é conhecida como susceptibilidade magnética . A suscetibilidade magnética só se aplica acima da temperatura de Curie para estados desordenados.
Fontes de paramagnetismo (materiais que têm temperaturas de Curie) incluem:
- Todos os átomos que possuem elétrons desemparelhados;
- Átomos com camadas internas incompletas em elétrons;
- Radicais livres ;
- Metais.
Acima da temperatura de Curie, os átomos são excitados e as orientações de spin tornam-se aleatórias, mas podem ser realinhadas por um campo aplicado, ou seja, o material torna-se paramagnético. Abaixo da temperatura de Curie, a estrutura intrínseca passou por uma transição de fase , os átomos estão ordenados e o material é ferromagnético. Os campos magnéticos induzidos pelos materiais paramagnéticos são muito fracos em comparação com os campos magnéticos dos materiais ferromagnéticos.
Ferromagnético
Os materiais são apenas ferromagnéticos abaixo de suas temperaturas de Curie correspondentes. Os materiais ferromagnéticos são magnéticos na ausência de um campo magnético aplicado.
Quando um campo magnético está ausente, o material tem magnetização espontânea, que é o resultado dos momentos magnéticos ordenados; ou seja, para o ferromagnetismo, os átomos são simétricos e alinhados na mesma direção, criando um campo magnético permanente.
As interações magnéticas são mantidas juntas por interações de troca ; caso contrário, a desordem térmica superaria as interações fracas dos momentos magnéticos. A interação de troca tem probabilidade zero de elétrons paralelos ocuparem o mesmo ponto no tempo, implicando em um alinhamento paralelo preferencial no material. O fator de Boltzmann contribui fortemente, pois prefere que as partículas interagentes sejam alinhadas na mesma direção. Isso faz com que os ferromagnetos tenham fortes campos magnéticos e altas temperaturas Curie de cerca de 1.000 K (730 ° C).
Abaixo da temperatura de Curie, os átomos estão alinhados e paralelos, causando magnetismo espontâneo; o material é ferromagnético. Acima da temperatura de Curie, o material é paramagnético, pois os átomos perdem seus momentos magnéticos ordenados quando o material passa por uma transição de fase.
Ferrimagnético
Os materiais são ferrimagnéticos apenas abaixo de sua temperatura Curie correspondente. Os materiais ferrimagnéticos são magnéticos na ausência de um campo magnético aplicado e são compostos de dois íons diferentes .
Quando um campo magnético está ausente, o material tem um magnetismo espontâneo que é o resultado de momentos magnéticos ordenados; isto é, para o ferrimagnetismo, os momentos magnéticos de um íon são alinhados voltados para uma direção com certa magnitude e os momentos magnéticos do outro íon são alinhados voltados para a direção oposta com uma magnitude diferente. Como os momentos magnéticos são de magnitudes diferentes em direções opostas, ainda há um magnetismo espontâneo e um campo magnético está presente.
Semelhante aos materiais ferromagnéticos, as interações magnéticas são mantidas juntas por interações de troca. As orientações dos momentos, entretanto, são antiparalelas, o que resulta em um momento líquido ao subtrair seu momento um do outro.
Abaixo da temperatura de Curie, os átomos de cada íon são alinhados anti-paralelos com diferentes momentos causando um magnetismo espontâneo; o material é ferrimagnético. Acima da temperatura de Curie, o material é paramagnético, pois os átomos perdem seus momentos magnéticos ordenados à medida que o material passa por uma transição de fase.
Antiferromagnético e a temperatura Néel
Materiais são apenas antiferromagnetic abaixo do seu correspondente temperatura Néel ou temperatura ordenação magnética , T N . Isso é semelhante à temperatura Curie, pois acima da temperatura Néel o material sofre uma transição de fase e se torna paramagnético. Ou seja, a energia térmica torna-se grande o suficiente para destruir a ordem magnética microscópica dentro do material. Tem o nome de Louis Néel (1904–2000), que recebeu o Prêmio Nobel de Física de 1970 por seu trabalho na área.
O material tem momentos magnéticos iguais alinhados em direções opostas, resultando em um momento magnético zero e um magnetismo líquido de zero em todas as temperaturas abaixo da temperatura de Néel. Os materiais antiferromagnéticos são fracamente magnéticos na ausência ou presença de um campo magnético aplicado.
Semelhante aos materiais ferromagnéticos, as interações magnéticas são mantidas juntas por interações de troca, evitando que a desordem térmica supere as interações fracas dos momentos magnéticos. Quando ocorre desordem, é na temperatura de Néel.
Listadas abaixo estão as temperaturas Néel de vários materiais:
| Substância | Temperatura Néel ( K ) |
|---|---|
| MnO | 116 |
| MnS | 160 |
| MnTe | 307 |
| MnF 2 | 67 |
| FeF 2 | 79 |
| FeCl 2 | 24 |
| FeI 2 | 9 |
| FeO | 198 |
| FeOCl | 80 |
| CrCl 2 | 25 |
| CrI 2 | 12 |
| CoO | 291 |
| NiCl 2 | 50 |
| NiI 2 | 75 |
| NiO | 525 |
| KFeO 2 | 983 |
| Cr | 308 |
| Cr 2 O 3 | 307 |
| Nd 5 Ge 3 | 50 |
Lei Curie-Weiss
A lei Curie-Weiss é uma versão adaptada da lei de Curie .
A lei de Curie-Weiss é um modelo simples derivado de uma aproximação de campo médio , isso significa que funciona bem para a temperatura dos materiais, T , muito maior do que sua temperatura de Curie correspondente, T C , ou seja, T ≫ T C ; no entanto, falha em descrever a suscetibilidade magnética , χ , na vizinhança imediata do ponto Curie por causa das flutuações locais entre os átomos.
Nem a lei de Curie nem a lei Curie-Weiss vale para T < T C .
Lei de Curie para um material paramagnético:
| Definição | |
|---|---|
| χ | a susceptibilidade magnética; a influência de um campo magnético aplicado em um material |
| M | os momentos magnéticos por unidade de volume |
| H | o campo magnético macroscópico |
| B | o campo magnético |
| C | a constante de Curie específica do material |
| Número de Avogadro | |
| µ 0 | a permeabilidade do espaço livre . Nota: em unidades CGS é considerado igual a um. |
| g | o Landé g factor |
| J ( J + 1) | o valor próprio para o estado próprio J 2 para os estados estacionários dentro das camadas de átomos incompletos (elétrons desemparelhados) |
| µ B | o Bohr Magneton |
| k B | Constante de Boltzmann |
| magnetismo total | é o número N de momentos magnéticos por unidade de volume |
A lei Curie-Weiss é então derivada da lei de Curie para ser:
Onde:
λ é a constante do campo molecular de Weiss.
Para obter a derivação completa, consulte a lei de Curie-Weiss .
Física
Temperatura de Curie se aproximando de cima
Como a lei Curie-Weiss é uma aproximação, um modelo mais preciso é necessário quando a temperatura, T , abordagens temperatura Curie do material, T C .
A susceptibilidade magnética ocorre acima da temperatura de Curie.
Um modelo preciso de comportamento crítico para suscetibilidade magnética com expoente crítico γ :
O expoente crítico difere entre os materiais e para o modelo de campo médio é considerado como γ = 1.
Como a temperatura é inversamente proporcional à susceptibilidade magnética, quando T se aproxima de T C o denominador tende a zero e a susceptibilidade magnética se aproxima do infinito permitindo que o magnetismo ocorra. Este é um magnetismo espontâneo que é uma propriedade dos materiais ferromagnéticos e ferrimagnéticos.
Temperatura de Curie se aproximando de baixo
O magnetismo depende da temperatura e o magnetismo espontâneo ocorre abaixo da temperatura de Curie. Um modelo preciso de comportamento crítico para magnetismo espontâneo com expoente crítico β :
O expoente crítico difere entre os materiais e para o modelo de campo médio considerado como β = 1/2onde T « t C .
O magnetismo espontâneo se aproxima de zero conforme a temperatura aumenta em direção à temperatura de Curie dos materiais.
Aproximando-se do zero absoluto (0 kelvins)
O magnetismo espontâneo, ocorrendo em materiais ferromagnéticos, ferrimagnéticos e antiferromagnéticos, aproxima-se de zero à medida que a temperatura aumenta em direção à temperatura de Curie do material. O magnetismo espontâneo atinge seu máximo quando a temperatura se aproxima de 0 K. Ou seja, os momentos magnéticos estão completamente alinhados e em sua magnitude de magnetismo mais forte devido à falta de perturbação térmica.
Em materiais paramagnéticos, a energia térmica é suficiente para superar os alinhamentos ordenados. À medida que a temperatura se aproxima de 0 K , a entropia diminui para zero, ou seja, a desordem diminui e o material passa a ser ordenado. Isso ocorre sem a presença de um campo magnético aplicado e obedece à terceira lei da termodinâmica .
Tanto a lei de Curie quanto a lei de Curie-Weiss falham quando a temperatura se aproxima de 0 K. Isso ocorre porque elas dependem da suscetibilidade magnética, que só se aplica quando o estado é desordenado.
O sulfato de gadolínio continua a satisfazer a lei de Curie em 1 K. Entre 0 e 1 K a lei falha em se manter e uma mudança repentina na estrutura intrínseca ocorre na temperatura de Curie.
Modelo de Ising de transições de fase
O modelo de Ising é baseado matematicamente e pode analisar os pontos críticos das transições de fase na ordem ferromagnética devido aos spins dos elétrons com magnitudes de ±1/2. Os spins interagem com seus elétrons dipolares vizinhos na estrutura e aqui o modelo de Ising pode prever seu comportamento entre si.
Este modelo é importante para resolver e compreender os conceitos de transições de fase e, portanto, resolver a temperatura de Curie. Como resultado, muitas dependências diferentes que afetam a temperatura de Curie podem ser analisadas.
Por exemplo, as propriedades de superfície e volume dependem do alinhamento e magnitude dos spins e o modelo de Ising pode determinar os efeitos do magnetismo neste sistema.
Domínios de Weiss e temperaturas de superfície e de massa de Curie
As estruturas dos materiais consistem em momentos magnéticos intrínsecos que são separados em domínios chamados domínios de Weiss . Isso pode resultar em materiais ferromagnéticos sem magnetismo espontâneo, pois os domínios podem se equilibrar mutuamente. A posição das partículas pode, portanto, ter orientações diferentes em torno da superfície do que a parte principal (volume) do material. Esta propriedade afeta diretamente a temperatura de Curie, pois pode haver uma temperatura de Curie em massa T B e uma temperatura de Curie de superfície diferente T S para um material.
Isso permite que a temperatura de Curie da superfície seja ferromagnética acima da temperatura de Curie principal quando o estado principal é desordenado, isto é, estados ordenado e desordenado ocorrem simultaneamente.
As propriedades de superfície e volume podem ser previstas pelo modelo de Ising e a espectroscopia de captura de elétrons pode ser usada para detectar os spins do elétron e, portanto, os momentos magnéticos na superfície do material. Um magnetismo total médio é obtido das temperaturas da massa e da superfície para calcular a temperatura de Curie do material, observando que a massa contribui mais.
O momento angular de um elétron é +ħ/2 ou -ħ/2 devido a ele ter um giro de 1/2, que dá um tamanho específico de momento magnético ao elétron; o magneto Bohr . Os elétrons orbitando ao redor do núcleo em um loop de corrente criam um campo magnético que depende do Magneton de Bohr e do número quântico magnético . Portanto, os momentos magnéticos estão relacionados entre os momentos angular e orbital e afetam um ao outro. O momento angular contribui duas vezes mais para os momentos magnéticos do que o orbital.
Para o térbio, que é um metal de terras raras e tem um momento angular orbital alto, o momento magnético é forte o suficiente para afetar a ordem acima de suas temperaturas de massa. Diz-se que tem uma alta anisotropia na superfície, ou seja, é altamente direcionado em uma orientação. Ele permanece ferromagnético em sua superfície acima de sua temperatura Curie (219 K) enquanto seu volume se torna antiferromagnético e, em temperaturas mais altas, sua superfície permanece antiferromagnética acima de seu volume Temperatura Néel (230 K) antes de se tornar completamente desordenado e paramagnético com o aumento da temperatura. A anisotropia na massa é diferente de sua anisotropia de superfície logo acima dessas mudanças de fase, pois os momentos magnéticos serão ordenados de forma diferente ou ordenados em materiais paramagnéticos.
Alterar a temperatura Curie de um material
Materiais compostos
Materiais compostos , ou seja, materiais compostos de outros materiais com propriedades diferentes, podem alterar a temperatura de Curie. Por exemplo, um composto que contém prata pode criar espaços para moléculas de oxigênio na ligação, o que diminui a temperatura de Curie, pois a estrutura do cristal não será tão compacta.
O alinhamento dos momentos magnéticos no material composto afeta a temperatura de Curie. Se os momentos dos materiais forem paralelos entre si, a temperatura de Curie aumentará e se perpendicular a temperatura de Curie diminuirá, pois mais ou menos energia térmica será necessária para destruir os alinhamentos.
A preparação de materiais compósitos por meio de diferentes temperaturas pode resultar em diferentes composições finais que terão diferentes temperaturas de Curie. A dopagem de um material também pode afetar sua temperatura de Curie.
A densidade dos materiais nanocompósitos altera a temperatura de Curie. Nanocompósitos são estruturas compactas em escala nanométrica. A estrutura é construída com altas e baixas temperaturas brutas de Curie, no entanto, terá apenas uma temperatura de campo médio de Curie. Uma densidade mais alta de temperaturas de massa mais baixas resulta em uma temperatura de campo médio de Curie mais baixa e uma densidade mais alta de temperatura de massa mais alta aumenta significativamente a temperatura de campo médio de Curie. Em mais de uma dimensão, a temperatura de Curie começa a aumentar, pois os momentos magnéticos precisarão de mais energia térmica para superar a estrutura ordenada.
Tamanho da partícula
O tamanho das partículas na estrutura cristalina de um material altera a temperatura de Curie. Devido ao pequeno tamanho das partículas (nanopartículas), as flutuações dos spins dos elétrons tornam-se mais proeminentes, o que resulta na redução drástica da temperatura de Curie quando o tamanho das partículas diminui, pois as flutuações causam desordem. O tamanho de uma partícula também afeta a anisotropia, fazendo com que o alinhamento se torne menos estável e, portanto, leve a desordem nos momentos magnéticos.
O extremo disso é o superparamagnetismo, que ocorre apenas em pequenas partículas ferromagnéticas. Nesse fenômeno, as flutuações são muito influentes, fazendo com que os momentos magnéticos mudem de direção aleatoriamente e, assim, criem desordem.
A temperatura Curie das nanopartículas também é afetada pela estrutura da rede cristalina : cúbica centrada no corpo (bcc), cúbica centrada na face (fcc) e uma estrutura hexagonal (hcp), todas têm diferentes temperaturas Curie devido aos momentos magnéticos que reagem ao elétron vizinho rotaciona. fcc e hcp têm estruturas mais compactas e, como resultado, têm temperaturas Curie mais altas do que bcc, pois os momentos magnéticos têm efeitos mais fortes quando mais próximos. Isso é conhecido como o número de coordenação, que é o número de partículas vizinhas mais próximas em uma estrutura. Isso indica um menor número de coordenação na superfície de um material do que o volume, o que faz com que a superfície se torne menos significativa quando a temperatura se aproxima da temperatura de Curie. Em sistemas menores, o número de coordenação para a superfície é mais significativo e os momentos magnéticos têm um efeito mais forte no sistema.
Embora as flutuações nas partículas possam ser minúsculas, elas são fortemente dependentes da estrutura das redes cristalinas à medida que reagem com as partículas vizinhas mais próximas. Flutuações também são afetadas pela interação de troca, visto que momentos magnéticos de frente paralelos são favorecidos e, portanto, têm menos perturbação e desordem, portanto, uma estrutura mais compacta influencia um magnetismo mais forte e, portanto, uma temperatura de Curie mais alta.
Pressão
A pressão altera a temperatura Curie de um material. O aumento da pressão na estrutura do cristal diminui o volume do sistema. A pressão afeta diretamente a energia cinética nas partículas à medida que o movimento aumenta, fazendo com que as vibrações interrompam a ordem dos momentos magnéticos. Isso é semelhante à temperatura, pois também aumenta a energia cinética das partículas e destrói a ordem dos momentos magnéticos e do magnetismo.
A pressão também afeta a densidade de estados (DOS). Aqui, o DOS diminui, fazendo com que o número de elétrons disponíveis para o sistema diminua. Isso faz com que o número de momentos magnéticos diminua, pois dependem dos spins do elétron. Seria de se esperar, por causa disso, que a temperatura de Curie diminuísse; no entanto, aumenta. Este é o resultado da interação de troca . A interação de troca favorece os momentos magnéticos paralelos alinhados devido aos elétrons não conseguirem ocupar o mesmo espaço no tempo e à medida que este é aumentado devido à diminuição do volume, a temperatura de Curie aumenta com a pressão. A temperatura Curie é composta por uma combinação de dependências da energia cinética e do DOS.
A concentração de partículas também afeta a temperatura de Curie quando a pressão está sendo aplicada e pode resultar em uma diminuição na temperatura de Curie quando a concentração está acima de um determinado percentual.
Ordenação orbital
A ordenação orbital altera a temperatura Curie de um material. A ordenação orbital pode ser controlada por meio de tensões aplicadas . Esta é uma função que determina a onda de um único elétron ou elétrons emparelhados dentro do material. Ter controle sobre a probabilidade de onde o elétron estará permite que a temperatura de Curie seja alterada. Por exemplo, os elétrons deslocalizados podem ser movidos para o mesmo plano por tensões aplicadas dentro da rede cristalina.
A temperatura de Curie aumenta muito devido aos elétrons serem empacotados juntos no mesmo plano, eles são forçados a se alinhar devido à interação de troca e, portanto, aumenta a força dos momentos magnéticos que evita desordem térmica em temperaturas mais baixas.
Temperatura de Curie em materiais ferroelétricos
Em analogia aos materiais ferromagnéticos e paramagnéticos, o termo temperatura de Curie ( T C ) também é aplicado à temperatura na qual um material ferroelétrico passa a ser paraelétrico . Portanto, T C é a temperatura em que os materiais ferroelétricos perdem sua polarização espontânea quando ocorre uma mudança de fase de primeira ou segunda ordem. No caso de uma transição de segunda ordem, a temperatura de Curie Weiss T 0 que define o máximo da constante dielétrica é igual à temperatura de Curie. No entanto, a temperatura de Curie pode ser 10 K mais alta que T 0 no caso de uma transição de primeira ordem.
| Abaixo de T C | Acima de T C |
|---|---|
| Ferroelétrico | ↔ Dielétrico (paraelétrico) |
| Antiferroelétrico | ↔ Dielétrico (paraelétrico) |
| Ferrielétrico | ↔ Dielétrico (paraelétrico) |
| Helielétrico | ↔ Dielétrico (paraelétrico) |
Ferroelétrico e dielétrico
Os materiais são apenas ferroelétricos abaixo de sua temperatura de transição correspondente T 0 . Os materiais ferroelétricos são todos piroelétricos e, portanto, apresentam uma polarização elétrica espontânea, pois as estruturas são assimétricas.
A polarização dos materiais ferroelétricos está sujeita a histerese (Figura 4); isto é, eles dependem de seu estado anterior, bem como de seu estado atual. Conforme um campo elétrico é aplicado, os dipolos são forçados a se alinhar e a polarização é criada, quando o campo elétrico é removido, a polarização permanece. O loop de histerese depende da temperatura e, como resultado, conforme a temperatura aumenta e atinge T 0, as duas curvas tornam-se uma curva, conforme mostrado na polarização dielétrica (Figura 5).
Permissividade relativa
Uma versão modificada da lei de Curie-Weiss se aplica à constante dielétrica, também conhecida como permissividade relativa :
Formulários
Uma transição ferromagnético-paramagnética induzida por calor é usada em meios de armazenamento magneto-ópticos , para apagar e gravar novos dados. Exemplos famosos incluem o formato Minidisc da Sony , bem como o formato CD-MO, agora obsoleto . Eletroímãs de ponto Curie foram propostos e testados para mecanismos de atuação em sistemas de segurança passiva de reatores reprodutores rápidos , onde hastes de controle são lançadas no núcleo do reator se o mecanismo de atuação aquecer além do ponto curie do material. Outros usos incluem controle de temperatura em ferros de soldar e estabilização do campo magnético de geradores de tacômetro contra variação de temperatura.
Veja também
Notas
Referências
- Buschow, KHJ (2001). Enciclopédia de Materiais: Ciência e Tecnologia . Elsevier . ISBN 0-08-043152-6.
- Kittel, Charles (1986). Introdução à Física do Estado Sólido (6ª ed.). John Wiley & Sons . ISBN 0-471-87474-4.
- Pallàs-Areny, Ramon; Webster, John G. (2001). Sensors and Signal Conditioning (2ª ed.). John Wiley & Sons . ISBN 978-0-471-33232-9.
- Spaldin, Nicola A. (2010). Materiais Magnéticos: Fundamentos e Aplicações (2ª ed.). Cambridge: Cambridge University Press. ISBN 9780521886697.
- Ibach, Harald; Lüth, Hans (2009). Física do Estado Sólido: Uma Introdução aos Princípios da Ciência dos Materiais (4ª ed.). Berlim: Springer. ISBN 9783540938033.
- Levy, Robert A. (1968). Princípios de Física do Estado Sólido . Academic Press. ISBN 978-0124457508.
- Fan, HY (1987). Elementos de Física do Estado Sólido . Wiley-Interscience. ISBN 9780471859871.
- Dekker, Adrianus J. (1958). Física do Estado Sólido . Macmillan. ISBN 9780333106235.
- Cusack, N. (1958). As propriedades elétricas e magnéticas dos sólidos . Longmans, Green.
- Hall, JR; Hook, HE (1994). Solid State Physics (2ª ed.). Chichester: Wiley. ISBN 0471928054.
- Jullien, André; Guinier, Rémi (1989). O estado sólido dos supercondutores às superligas . Oxford: Oxford Univ. Pressione. ISBN 0198555547.
- Mendelssohn, K. (1977). The Quest for Absolute Zero: The Meaning of Low Temperature Physics . com unidades SI. (2ª ed.). Londres: Taylor e Francis. ISBN 0850661196.
- Myers, HP (1997). Introdução à Física do Estado Sólido (2ª ed.). Londres: Taylor & Francis. ISBN 0748406603.
- Kittel, Charles (1996). Introdução à Física do Estado Sólido (7ª ed.). Nova York [ua]: Wiley. ISBN 0471111813.
- Palmer, John (2007). Correlações planas de Ising (edição online). Boston: Birkhäuser. ISBN 9780817646202.
- Bertoldi, Dalía S .; Bringa, Eduardo M .; Miranda, EN (maio de 2012). "Solução analítica do modelo de Ising de campo médio para sistemas finitos" . Journal of Physics: Condensed Matter . 24 (22): 226004. bibcode : 2012JPCM ... 24v6004B . doi : 10.1088 / 0953-8984 / 24/22/226004 . PMID 22555147 . Retirado em 12 de fevereiro de 2013 .
- Brout, Robert (1965). Transições de fase . Nova York, Amsterdã: WA Benjamin, Inc.
- Rau, C .; Jin, C .; Robert, M. (1988). "Ordem ferromagnética em superfícies de Tb acima da temperatura de Curie em massa". Journal of Applied Physics . 63 (8): 3667. Bibcode : 1988JAP .... 63.3667R . doi : 10.1063 / 1.340679 .
- Skomski, R .; Sellmyer, DJ (2000). "Temperatura de Curie de nanoestruturas multifásicas" . 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 de novembro de 2012). "Redução colossal na temperatura de Curie devido aos efeitos de tamanho finito no CoFe
2O
4Nanoparticles ". Chemistry of Materials . 25 (1): 6-11. Doi : 10.1021 / cm301927z . - Bose, SK; Kudrnovský, J .; Drchal, V .; Turek, I. (18 de novembro de 2011). "Dependência da pressão da temperatura de Curie e resistividade em ligas de Heusler complexas". Physical Review B . 84 (17): 174422. arXiv : 1010,3025 . Bibcode : 2011PhRvB..84q4422B . doi : 10.1103 / PhysRevB.84.174422 . S2CID 118595011 .
- Webster, John G., ed. (1999). Manual de medição, instrumentação e sensores (ed. Online). Boca Raton, FL: CRC Press publicado em cooperação com a IEEE Press. ISBN 0849383471.
- Whatmore, RW (1991). Materiais eletrônicos: do silício aos orgânicos (2ª ed.). New York, NY: Springer. ISBN 978-1-4613-6703-1.
- Kovetz, Attay (1990). The Principles of Electromagnetic Theory (1ª ed.). Cambridge, Reino Unido: Cambridge University Press. ISBN 0-521-39997-1.
- Hummel, Rolf E. (2001). Propriedades eletrônicas dos materiais (3ª ed.). Nova York [ua]: Springer. ISBN 0-387-95144-X.
- Pascoe, KJ (1973). Propriedades dos materiais para engenheiros elétricos . New York, NY: J. Wiley and Sons. ISBN 0471669113.
- Paulsen, JA; Lo, CCH; Snyder, JE; Ring, AP; Jones, LL; Jiles, DC (23 de setembro de 2003). "Estudo da temperatura de Curie de compósitos à base de ferrita de cobalto para aplicações em sensores de tensão". IEEE Transactions on Magnetics . 39 (5): 3316–18. Bibcode : 2003ITM .... 39.3316P . doi : 10.1109 / TMAG.2003.816761 . ISSN 0018-9464 . S2CID 45734431 .
- Hwang, Hae Jin; Nagai, Toru; Ohji, Tatsuki; Sando, Mutsuo; Toriyama, Motohiro; Niihara, Koichi (março de 1998). "Anomalia de temperatura de Curie em compostos de titanato / prata de zirconato de chumbo". 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). "Grande aumento da temperatura de Curie por controle de ordenação orbital". Cartas de revisão física . 104 (4): 046804. arXiv : 0910.3393 . Bibcode : 2010PhRvL.104d6804S . doi : 10.1103 / PhysRevLett.104.046804 . PMID 20366729 . S2CID 35041713 .
- Kochmański, Martin; Paszkiewicz, Tadeusz; Wolski, Sławomir (2013). "Ímã Curie-Weiss: um modelo simples de transição de fase". European Journal of Physics . 34 (6): 1555–73. arXiv : 1301.2141 . Bibcode : 2013EJPh ... 34.1555K . doi : 10.1088 / 0143-0807 / 34/6/1555 . S2CID 118331770 .
- "Pierre Curie - Biografia" . Nobelprize.org . Nobel Media AB. 2014 . Retirado em 14 de março de 2013 .
- "Estação de Soldagem e Retrabalho TMT-9000S" . Thermaltronics.com . Retirado em 13 de janeiro de 2016 .
links externos
- Ponto de Curie Ferromagnético . Vídeo de Walter Lewin , MIT