Теплоємність феромагнетиків. Леція 5

1.

Теплоємність феромагнетиків.
Перший закон термодинаміки має вигляд
З урахуванням лише магнітних ефектів у роботу
Якщо розглядувати внутрішню енергію як
функцію температури та намагнічування
Тоді легко отримати
Або
З урахуванням рівності других змішаних похідних
Отже
У випадку парамагнетиків
Тоді
Тому внутрішня енергія парамагнетика не залежить від намагніченості

2.

Теплоємність феромагнетиків
Для феромагнетика в моделі молекулярного поля Вейса
Поле Вейса
Що можна записати у вигляді
Звідси
З урахуванням
Маємо
Тобто, внутрішня енергія буде пропорційна квадрату намагнічування.
Розглянемо
Тоді з урахуванням
Питома теплоємність визначається як Q/ T і вона залежить від умов вимірювання. Розглянемо питомі
теплоємності при постійному полі та при постійному намагнічуванні Н та І , відповідно.
Із рівняння для Q слідує
Підставляючи
в рівняння для Q

3.

Теплоємність феромагнетиків
Отже
Або так звана феромагнітна аномалія теплоємності
Використовуючи
При умові Н<< Т,
матимемо
або
Таким чином, феромагнітна аномалія досягає максимуму поблизу температури Кюрі, що дозволяє використовувати
теплоємність для визначення без магнітного поля та визначати величину молекулярного поля.
Теплоємність нікелю поблизу температури Кюрі

4.

Магнітокалоричний ефект
Отримані термодинамічні співвідношення дають можливість досліджувати так званий магнітокалоричний ефект –
зміну температури феромагнетика при його намагнічуванні.
Розглянемо адіабатичний процес dQ=0. З рівняння:
Слідує
Тому рівняння, що визначає магнітокалоричний
ефект має вигляд
Вище температури Кюрі – закон Кюрі-Вейса
Тому вище може бути подано у вигляді
Магнітокалоричний ефект для нікелю при різних Т. З
нахилу можна визначити внутрікристалічне поле
Аналогічно можна і розглянути ефект при постійному полі
Для парамагнетика
Тому
Нагрів – при зростанні
охолодження – при зменшенні
поля,