נוסח השאלה המלא: הייתי רוצה לגעת באילו פרמטרים תלויה טמפרטורת הקירי של מגנט. או במילים אחרות - מה קובע אם זו טמפרטורה גבוהה או נמוכה?
שלום הדס,
קודם כל ניתן הסבר קצר על משמעותה של טמפרטורת קירי:
כפי שהוסבר, מגנט קבוע הוא חומרפרומגנטי שבו כל הספינים מסודרים בכיוון אחיד, מה שיוצר שדה מגנטי חיצוני בכל המרחב. העובדה שחומרים פרומגנטים מסוגלים לסדר את הספינים בכיוון אחיד, ולהישאר במצב זה היא שמבדילה אותם משאר החומרים. יחד עם זאת, עובדה זו תלויה שמספר גורמים, כשאחד החשובים שבהם הוא הטמפרטורה. הטמפרטורה בה נמצא החומר משפיעה על תכונותיו, והדוגמא הטובה ביותר לכך היא המסה או התכה של מוצקים.
מבחינה פיסיקלית, הטמפרטורה קשורה לרמת הסדר בחומר. לכל אלמנט בעולם ישנה תכונה הנקראת "אנטרופיה", והטמפרטורה היא זו שקובעת כמה אנרגיה מאבד החומר בגלל רמת הסדר שלו. ככל שהחומר "מסודר יותר" (=אנטרופיה נמוכה) הטמפרטורה תשפיע פחות על איבוד האנרגיה.
כאשר החומר מחומם מעבר לטמפרטורה קריטית שהיא טמפרטורת ההתכה, מולקולות החומר המסודרות בגביש מוצק, מתחילות לנוע יותר ממה שמאפשר הגביש, והחומר מתפרק לצורה "גמישה" יותר של נוזל, בו המולקולות אינן מסודרות בגביש. שינוי כזה נקרא "מעבר פאזה".
קרח נמס והופך למים - מעבר פאזה (מקור התמונה: ויקיפדיה)
אותו הדבר נכון גם לגבי מגנט. תכונתו של המגנט לסדר את הספינים בכיוון אחיד, מחייבת "סדר" מסוג מסויים (ושונה מזה הנדרש לקיום הגביש). כאשר הטמפרטורה עולה מעל לטמפרטורת קירי, הסדר שבו היו הספינים מופר, והמגנט חוזר לצורתו המקורית, בה היו הספינים מסודרים בצורה רנדומלית.
לכן, לכל חומר מגנטי ישנה טמפרטורת קירי, כמו שלכל חומר ישנה טמפרטורת התכה. הגורמים להיותה של טמפרטורה זו גבוהה או נמוכה, הם גורמים הקשורים בעיקר לחוזקם ולאפיים של הקשרים הכימיים באטומים ובגביש עצמו, באופן דומה לכך שגורמים אלו משפיעים על היותה של טמפרטורת ההתכה של מוצקים שונים גבוהה או נמוכה.
כיום ישנם מחקרים רבים המחפשים קשרים כללים יותר, למשל לקשר שבין הלחץ לבין טמפ' קירי (בדומה לקשר הידוע שבין הלחץ לטמפרטורת האידוי של נוזלים), וקשרים נוספים שאינם ספציפיים לכל חומר.
בדרך כלל לכל חומר מוכר מודדים את טמפרטורת קירי בצורה ניסיונית, כמו שמודדים עבורו את טמפרטורת ההתכה. עבור ברזל וקובלט, מהם נהוג לייצר מגנטים קבועים, טמפ' קירי היא 770 ו1130 מעלות צלזיוס בהתאמה. עבור חומר הנקרא גדוליניום, טמפ' קירי היא בערך 20 מעלות, מה שהופך אותו לחומר יעיל בייצור רכיבים מגנטיים, כיוון שניתן לשלוט ברמת המגנטיות שלו בצורה קלה - פשוט ע"י חימום וקירור המערכת.
כרמל שור
המחלקה לכימהי פיזיקלית
מכון ויצמן למדע
הערה לגולשים
אם אתם חושבים שההסברים אינם ברורים מספיק או אם יש לכם שאלות הקשורות לנושא, אתם מוזמנים לכתוב על כך בפורום. אנו נתייחס להערותיכם. הצעות לשיפור וביקורת בונה יתקבלו תמיד בברכה.
