Curie Sıcaklığı

Kalıcı olarak mıknatıslanabilen malzemelerin (ferromanyetler) bu özelliklerini kaybettikleri sıcaklığa Curie sıcaklığı deniyor. Bu isim, bu malzemelerin manyetik özelliklerinin sıcaklıkla değişimini inceleyen Pierre Curie’nin anısına verilmiş. Tahmin ettiğin şey yanlış, yani Curie sıcaklığı erime sıcaklığıyla aynı değil. Örneğin, saf demir mıknatıslığını 770°C’de (demirin Curie sıcaklığı) kaybediyor, ama demiri eritebilmek için sıcaklığı 1535°C’ye çıkarmak gerekiyor. Kısacası bu iki sıcaklık arasında demir ne kalıcı olarak mıknatıslanabiliyor, ne de diğer mıknatıslar tarafından güçlü bir şekilde çekilebiliyor. (Mıknatıslar, Curie noktasının üzerindeki sıcak demiri zayıf bir şekilde çekmeye devam eder, ama bu bildiğimiz çekmeden çok farklı bir olay.) Genel kural olarak ferromanyetlerin mıknatıslıklarını kaybettikleri Curie noktasının, erime noktasından daha soğuk olduğunu söyleyebiliriz.
Peki Curie noktasında mıknatıslık neden kaybolur? Öncelikle bu malzemelerin bazı atomlarının (genellikle demir, nikel ve kobalt ama başka tür atomlar da olası) her biri minik bir mıknatıs. Bu atomların mıknatıslıklarını nasıl kazandığı konusu üzerinde durmayalım (içerdikleri elektronların hareketlerinden ve spinlerinden kaynaklanıyor). Ayrıca, demir gibi iletken mıknatıslarda, mıknatıslığa yol açan elektronlar malzeme içinde serbestçe dolaşabiliyor, ama bu açıklamamızı karmaşıklaştıracağı için bunu da geçelim. Dolayısıyla gözümüzde, atomları minik bir mıknatıs olan bir malzeme canlandıralım.
Şimdi bu atomların mıknatıslık doğrultusunu, güney kutbundan kuzeye doğru yönelen doğrultuyu düşünelim. Eğer bütün atomlar aynı doğrultuya sahipse, o zaman tüm malzemenin bir mıknatıs olduğunu söyleyebiliriz. Fakat eğer bu doğrultular rasgele dağılmış veya yarısı düz yarısı da ters yönde yönelmişse, o zaman bütün atomların yarattığı manyetik alan toplamda sıfır verir. Örneğin krom bu tür bir malzemedir; manyetik atomlardan oluştuğu halde, bir bütün olarak malzeme mıknatıslık özelliğine sahip değildir (krom bir iletken olduğu için, burada da olay bundan biraz daha karışık).
Ferromanyet malzemelerde, bütün atomların aynı doğrultuda yönelmesini sağlayan bir kuvvet var. Bir takım kuantum etkilerinden kaynaklanan bu kuvvet, bildiğimiz manyetik kuvvetten farklı ve ondan çok daha güçlü. (Eğer atomlar sadece manyetik kuvvetle etkileşiyor olsaydı, o zaman ferromanyet malzemeler olamazdı, çünkü bu kuvvet yan yana koyduğunuz iki mıknatısın doğrultularını ters yapma eğiliminde.) Dolayısıyla bu kuvvet, komşu demir atomlarının doğrultularının aynı yöne, buna karşın komşu krom atomlarının doğrultularının da ters yöne yönelmesine neden oluyor.
Sıcaklık ise atomların rasgele hareketlerinin bir göstergesi. Sıcaklık arttığında atomların ortalama enerjileri artıyor ve bu doğrultular oynamaya başlıyor. Eğer sıcaklık Curie noktasının altındaysa, her ne kadar bütün doğrultular oynama eğilimindeyse de, ortalama olarak hala aynı yönü gösteriyorlar. Sıcaklık artıp, Curie noktasının üzerine çıktığındaysa, atomların enerjileri minik mıknatısları aynı yöne yöneltmeye çalışan kuvveti yenecek kadar büyüyor. Bu durumda, bütün atomların doğrultuları rasgele oynayarak olası bütün yönlere yöneliyor. Sonuçta, bir bütün olarak malzemenin mıknatıslığı kayboluyor.
Son olarak, manyetik özelliklere sahip sıvılar var. Bunlar mikroskobik manyetik partikülleri (örneğin demir topakları), başka bir taşıyıcı sıvı içine homojen bir şekilde dağıtarak elde ediliyor. Bu sıvılar bir mıknatıs tarafından çekiliyor ve normal sıvılardan farklı, ilginç davranışlar gösteriyorlar. Ama kendileri bir mıknatıs değil (topakların doğrultuları ratsgele olduğu için).

Alıntıdır: http://biltek.tubitak.gov.tr/merak_ettikleriniz//index.php?kategori_id=4&soru_id=4290