Парамагнитный газ в магнитном поле

Парамагнитный газ в магнитном поле [c.243]

Парамагнетизм электронного газа связан с наличием у электронов спинового магнитного момента, равного магнетону Бора. В магнитном поле спиновые магнитные моменты ориентируются преимущественно по полю, создавая результирующий магнитный момент. Если для вычисления этого магнитного момента воспользоваться классическими представлениями, то получим, что парамагнитная восприимчивость зависит от температуры по закону Кю- [c.330]

Магнитные газоанализаторы непрерывного автоматического действия МГК-2, МГК-ЗМ и МГК-14 также предназначены для определения содержания кислорода в различных атмосферах, в том числе в водороде. Принцип действия газоанализатора МГК-2 основан на использовании явления термомагнитной конвекции исследуемого газа, обусловленной парамагнитными свойствами кислорода. Принцип действия приборов МГК-ЗМ и МГК-14 основан на взаимодействии в магнитном поле анализируемого и сравнительного газов, обладающих парамагнитными свойствами. [c.329]

Парамагнитный газ, находящийся в магнитном поле, изменяет свою теплопроводность. [c.589]

При еще более низких температурах существуют магнитные газы в парамагнитных твердых телах. Речь идет о веществах, частицы которых имеют произвольно ориентированные в отсутствие поля магнитные моменты, так что в среднем образец такого вещества не поляризован. При включении поля происходит ориентация элементарных магнитиков и вещество приобретает суммарный магнитный момент. Адиабатическое размагничивание таких тел эквивалентно адиабатическому расширению газа, так как работа размагничивания производится за счет внутренней энергии тела и оно должно охлаждаться. Для количественной характеристики процесса, основываясь на (9.30), введем функцию состояния, обобщенную энтальпию, Н = Н—УЖЖ, дифференциал которой при постоянном давлении и химическом составе системы [c.163]

Для наблюдения явления парамагнитного резонанса испытуемый образец вносят в ячейку с волноводом или объемным резонатором, помещенную между полюсами магнита. Источник переменного модулирующего напряжения вырабатывает пилообразное напряжение, которое подается в усилитель мощности и служит для питания катушки электромагнита или для модуляции СВЧ генератора. В контрольную ячейку помещается исследуемый образец и от источника вводится энергия СВЧ. Выходной сигнал этой ячейки поступает на прие.мник или болометрический детектор, мост, синхронный усилитель и гальванометр. Болометр включается в плечо моста, который балансируется нри бездефектном образце. Возникновение дефекта и связанного с ним резонансного поглощения приводит к разбалансу моста, сигнал с частотой модуляции усиливается синхронным усилителем и гальванометр фиксирует появление дефекта. В тех случаях, когда линии поглощения очень острые (например, когда полость дефекта заполняется некоторыми газами), применяется модуляция СВЧ источника, а выходной сигнал ячейки детектируется балансным смесителем СВЧ приемника, усиливается и после вторичного детектирования наблюдается на осциллографе. развертка которого производится пропорционально частоте СВЧ источника. Появление дефекта фиксируется по форме кривой на осциллографе. В этом случае можно использовать другой вид индикатора. Измеряя расстояние между пиками поглощения (по частоте или напряженности магнитного поля), можно судить о составе материала дефекта, а по ширине пика на определенном уровне контролировать его структуру. Резонансные частоты не зависят от размеров образца, поэтому результаты контроля свидетельствуют об эффектах, связанных только с материалом изделия или дефекта. [c.458]

При выводе выражения для парамагнитной восприимчивости мы предполагали, что на пространственное перемещение электронов магнитное поле не влияет. В гл. 10 мы видели, что магнитное поле изменяет волновые функции электронов. Ландау [20] показал, что для свободных электронов это обстоятельство приводит к возникновению диамагнитного момента, составляющего —1/3 от парамагнитного. Следовательно, полная намагниченность свободного электронного газа [c.537]

В качестве второго вопроса рассмотрим парамагнитную, или спиновую, восприимчивость свободного электронного газа. Следует ожидать, что в присутствии магнитного поля энергии электронов со спином, параллельным полю (спин вверх) или антипараллельным полю (спин вниз), будут различаться. Именно [c.88]

Использование явления резонанса чрезвычайно разнообразно. На его основе определяют, в частности, собственные колебания молекул в веществе. Молекулы некоторых газов, молекулы с электрическим ди-польным моментом, парамагнитные атомы и ионы во внешнем магнитном поле и т. п. имеют такой набор энергетических уровней, которому соответствуют собственные (резонансные) частоты, лежащие в сверхвысокочастотном (СВЧ) диапазоне радиоволн. Если такая молекула или атом облучаются электромагнитными СВЧ-колебаниями, частота которых удовлетворяет условию Ни = — (о к — постоянная Планка [c.32]

С физической точки зрения это разложение весьма удобно в случае локализованных волновых функций. Такими функциями описываются валентные электроны молекул жидкостей и газов, групп молекул в твердых телах и локализованных парамагнитных ионов. Матрицу плотности можно разложить в комбинированный ряд по степеням Е, Н и УЕ. Средние значения электрического дипольного момента, магнитного дипольного момента и электрического квадрупольного момента можно представить в виде суммы фурье-компонент, каждой из которых соответствует комбинированный ряд по степеням амплитуд электрического и магнитного поля и их градиентов. Эта процедура не представляет принципиальных трудностей, но довольно громоздка. Члены, связанные с магнитным дипольным и электрическим квадрупольным моментами, описывают генерацию второй гармоники в кристаллах с центром инверсии экспериментально этот эффект наблюдался в кальците. Полный перечень всех квадратичных членов для электрического диполя, магнитного диполя и электрического квадруполя недавно был дан Адлером [13]. [c.79]

Удельная магнитная восприимчивость парамагнитных газов зависит от температуры. Это объясняется тем, что в нейтральном состоянии направление осей магнитных моментов молекулярных круговых токов ориентированы хаотично, но при наличии внешнего магнитного поля оси магнитных моментов стремятся расположиться вдоль этого поля. Тепловое движение отдельных молекул и атомов внутри вещества мешает этому, и, следовательно, эффект уменьшается с ростом температуры. Это положение лежит в основе закона Кюри, согласно которому для кислорода % обратно пропорциональна абсолютной температуре Т [c.587]

В среде парамагнитного газа при наличии нагретого тела и неоднородного магнитного поля возникает термомагнитная конвекция (магнитный ветер), вызывающая охлаждение тела. [c.589]

Тело, находящееся в парамагнитной газовой среде и неоднородном магнитном поле, испытывает выталкивающее или втягивающее воздействие при одновременном изменения магнитной восприимчивости окружающего его газа. [c.589]

Термомагнитные газоанализаторы. Термомагнитные газоанализаторы основаны на использовании явления термомагнитной конвекции парамагнитного газа, возникающей при наличии неоднородного магнитного поля и нагретого тела (температурного градиента). Между термомагнитной конвекцией и естественной тепловой конвекцией (свободным движением) имеется аналогия. Известно, что естественная тепловая конвекция возникает около горячей (или холодной) поверхности, окруженной газом (жидкостью), при наличии гравитационного поля. От соприкосновения с горячей поверхностью тела газ нагревается, его температура по сравнению с температурой остальной массы повышается, а плотность уменьшается. Вследствие разности плотностей нагретых и холодных частиц газа возникает подъемная сила, под действием которой нагретые частицы поднимаются кверху, т. е. в сторону падения гравитационного поля. На их место поступают другие, холодные частицы, которые также нагреваются и поднимаются. Возникновение и интенсивность естественной конвекции всецело определяются тепловыми условиями процесса и зависят от рода жидкости, разности температур и объема пространства, в котором протекает проц с. [c.589]

В термомагнитном газоанализаторе анализируемый парамагнитный газ, протекающий непрерывно в канале, втягивается в специальную измерительную камеру с магнитной системой, между полю- [c.589]

Действительно, намагничивание идеального газа из молекул с магнитным моментом ц, помещенного в магнитное поле с напряженяостью Ж (при классическом предположении о непрерывном изменении направления мапнитнбго момента в пространстве), выражается формулой, аналогичной (14.125), если в ней под а подразумевать yi K jQ. Таким образом, по Ланжевену, намагниченность парамагнитного газа равна [c.263]

В магн. восприимчивость М. вносят вклад и ионы у непереходных М. ионы диамагнитны, а у переходных, как правило, парамагнитны (см. Магнетизм). Из-за вырождения электронного газа кТ ё р) парамагн. восприимчивость электронного газа слабо зависит от Т (см. Паули парамагнетизм). В сильном магн. поле (рЯ> кТ) у металлич. монокристаллов осциллирует как ф-ция . 1Н с частотами, пропорц. площадям экстремальных сечений поверхности Ферми (эффект де Хаа-за — ван Альфееа, см. Квантовые осцилляции в магнитном поле). [c.118]

Кислород, содержащийся в анализируемых продуктах сгорания, является парамагнитным газом, т. е. газом, втягиваемым магнитным полем азот, водород, углекислый газ и водяные пары принадлежах к диамагнитным газам, т. е. к газам, отталкиваемым от магнитного ноля. Магнитные свойства газообразных продуктов сгорания оцениваются по магнитной восприимчивости, положительной для парамагнитных и отрицательной для диамагнитных газов. Таким образом, измерением магнитной восприимчивости анализируемого газа определяется содержание в нем кислорода. [c.318]

Парамагнитизм. Для парамагнитных веществ не зависит от поля (для слабых и средних значений поля) и уменьшается в сильных полях при приближении к насыщению. Зависимость от г° выражается для многих парамагнетиков законом П. Кюри = onst, t Теория, объясняющая эти факторы, построена для газов Ланжевеном на основании предположения, что атом парамагнитного газа обладает постоянным магнитным моментом. Вследствие хаотич. распределения в пространстве магнитных моментов вегцество, состоящее из таких атомов, не будет обладать результирующим магнитным моментом. При помещении в магнитное поле все атомные волчки начнут совершать прецессионные движения вокруг вектора намагничивающего поля, что поведет к появлению диамагнитного эффекта. Однако если прецессионное движение будет чем-либо (например вследствие взаимных столкновений молекул) заторможено, то все магнитные моменты атомов повернутся в направлении намагничивающего поля, и тело намагнитится до насыщения. Очевидно однако, что это возможно только при отсутствии тепловых движений, т. е. при абсолютном нуле. При всякой другой t° установится нек-рое подвижное равновесие мешду упорядочивающим действием намагничивающего поля и дезорганизующим действием тепловых столкновений. Ланшевен произвел этот подсчет, пользуясь методами кинетич. теории газов, и пришел к следующей ф)-ле намагничения [c.183]

Некоторые растворы и кристаллы редких земель, солей железа и других веществ вращают плоскость поляризации в магнитном поле в направлении, противоположном вращению тока, возбуждающего электромагнит. К этой группе относится много парамагнитных тел, почему и самое вращение иногда называют парамагнитным в отличие от обычного магнитного. По Дорфману и Ладенбургу эффект Фарадея определяется, вообще говоря, двумя причинами. Одна из них, на основе к-рой и построена изложенная теория, сводится к тому, что электронная орбита совершает прецессионное вращение в магнитном поле. Другая состоит в том, что магнитное поле ориентирует атомы благодаря ранее существовавшему в них магнитному моменту. Ориентированные т. о. атомы будут различно реагировать на свет, поляризованный по кругу вправо и влево, и следовательно число электронов, отвечающих на одну и другую волну, будет несколько различным к этому сводится объяснение парамагнитного вращения. В общей квантовой теории (Френкель) разделение двух факторов, диамагнитного и парамагнитного, строго говоря, является недопустимым теория в конце концов должна целиком основываться на характере явления Зеемана для данного вещества. Однако для слабых магнитных полей такое разделение целесообразно и в квантовой теории. Кроме перечисленных вращательных эффектов, вызываемых связанными электронами, Кек наблюдал вращение плоскости поляризации коротких электромагнитных волн при их распространении в ионизованном газе, содержащем свободные электроны и находящемся в магнитном поле. Этот эффект, как показал Эпльтон, может играть большую роль при распространении радиоволн в верхних ионизованных слоях атмосферы (благодаря действию земного магнитного поля). [c.199]

Парамагнетизм металлов. Число парамагнитных металлов составляет около 40. Опытные данные свидетельствуют о том, что для большинства металлов отсутствует 4емпера-турная зависимость восприимчивости. Если ограничиться приближением идеального газа, т. е. пренебречь энергией межэлектронного взаимодействия, то основное отличие квантовой теории от классической сведется к тому, что будет выполняться принцип Паули. В применении к газу свободных электронов это означает, что в фазовой ячейке не может быть более двух электронов с противоположными спинами. При включенном магнитном поле необходимо учитывать наличие индивидуальных спиновых состояний. [c.148]

Закону Кюри подчиняются газы, молекулы которых имеют постоянные магнитные моменты (J (Nj, NO), пары щелочных металлов, разбавленные жидкие растворы парамагнитных солей редкоземельных элементов и некоторые парамагни1ные соли в кристаллическом состоянии. В сильных магнитных полях и при низких температурах закон Кюри не выполняется. [c.297]

Рассмотреть парамагнитный газ, состознций из одинаковых молекул, в предположении, что каждая молекула обладает постоянны / магнитным моментом р, и что при наложении магнитного поля Н возможны любые ориентации магнитного момента относительно направления поля. Рассчитать намагниченность в общем случае и в случае, когда выполняется условие цН/kT 1. [c.51]

Существование магнитного момента парамагнитных газов и правильность принципа пространственного квантования экспериментально блестяще доказаиы опытами Герлаха и Штерна. При пропускании в пустоте тонкого молекулярного пучка парамагнитного пара через весьма неоднородное магнитное поле молекулярные магниты должны отклониться от своего первоначального пути на величину, пропорциональную os угла а, образованного магнитным моментом атома т и вектором внешнего магнитного поля Н. По классич. представлениям угол этот может принимать всевозможные значения, а следовательно молекулярный пучок должен развернуться в непрерывную ленту конечной ширины. По принципу пространственного квантования, наобо-рот, угол а может принимать только ряд дискретных значений в простейшем случае либо а = О т параллельно Н) либо а = л (т антипараллельно Н). В результате этого пучок должен расщепиться на несколько (два) дискретных п ков. Опыты Штерна и Герлаха подтвердили последнее заключение. [c.184]

Однако известно достаточное число примеров невыполнения принципа Ле Шателье. Не будем здесь затрагивать такую коварную ситуацию, когда с макроскопической точки зрения термодинамически устойчивые системы проявляют по отношению к включению магнитного поля совершенно противоположные реакции (диа-п парамагнитную см. т. 1, гл. 1, 6-а)), и приведем пример, который не вызовет дискуссии из экспериментов известно (и можно подтвердить расчетом), что создание в первоначально равновесной системе отклонения давления (6р)0 > О, где п — химический состав смеси газов, приводит к таким в ней процессам, которые yжie при фиксированных в н V приводят к уменьшению этого избыточного давления (соответствие с принципом Ле Шателье), но для той же системы создание отклонения объема (6V)e > О приводит к реакциям, которые в условиях в = onst, р = onst приводят к дальнейшему увеличению объема системы (противоречие с принципом Ле Шателье). [c.208]

Здесь это уравнение относится ко всему магнетику (что допустимо, если поле Я практически одиородпо). Л/— проекция полного магнитного момента тела па иаиравление ноля Н. U — внутренняя энергия магнетика (без пнергии поля в вакууме). Показать, что если U не зависит от поля Я, т. е. и — U T) (что справедливо для парамагнитных газов), то [c.83]

Еще более низкие температуры получают в лабораторных условиях методом адиабатного размагничивания парамагнитных солей. Этот метод был разработан в 1926 г. независимо друг от друга В. Джиоком в П. Дебаем. Его сущность состоит в следующем. Ионы парамагнитных солей можно рассматривать как элементарные магнитики, хаотически расположенные отно-сител1.но друг друга. При наложении магнитного поля большая часть ионов соли ориентируется вдоль магнитных силовых линий, что приводит к их упорядочению. Это упорядочение (снижение энтропии) идет с выделением теплоты, которую необходимо отводить в процессе намагничивания. Аналогом этого процесса служит изотермическое сжатие газа в компрессоре. Намагничивание осуществляется при температурах 1—1,5 К. [c.36]

Здесь это уравпение относится ко всему магцегику (что допустимо, если иоле В практически однородно). Л/ —проекция полного магнитного момента те.та ва направление поля В, U — внутревпяя энергия магнетика (без энергии поля в вакууме). Показать, что если U яе зависит от поля В, т. е. и = и(Т) (что справедливо для парамагнитных газов), то [c.83]

Преобладание парамагнетизма характерно а) для свободных атомов, ионов и молекул, обладающих результирующим магн. моментом. Парамагнитны газы О 2, N0, пары щелочных и переходных металлов. Восприимчивость их )( 10- — 10 и при не очень низких темп-рах и не очень сильных магн. полях не зависит от поля Я, но существенно зависит от темп-ры — для X имеет место Кюри закон. %=С Т, где С — постоянная Кюри б) для ионов переходных элементов в жидкой фазе, а также в кристаллах при условии, что магнитно-активные ионы слабо взаимодействуют друг с другом и их ближайшее окружение в конденсиров. фазе слабо влияет на их парамагнетизм. При условии лвН1кТ их восприимчивость X не зависит от Я, но зависит от Г — имеет место Кюри— Вейса закон. х=С 1 Т—А), где С и А — константы в-ва в) для ферро- и антиферромагн. в-в выше точки Кюри й. [c.358]

В анализаторе МАГНОС-5 для измерения используется парамагнитная характеристика кислорода. В левой камере цилиндрической двухкамерной системы с кольцевыми нагревателями вследствие неоднородности. магнитного и температурного полей возникает циркуляционный термомагнитный поток, скорость которого пропорциональна содержанию кислорода в исследуемом газе. [c.106]

При некоторых условиях следует рассмотреть другой тип поправочного поля. Предлоложим, например, что мы имеем дело с плотным парамагнитным молекулярным газом с молекулярной восприимчивостью 1 . Магнитный момент единицы объёма в этом случае не равен просто [c.633]

У атомов инертных газов (Не, Аг, N6 и др.) электронные оболочки магнитно нейтральны (их суммарный магн. момент равен нулю). Во внеш. магн. поле инертные газы проявляют диамагн. св-ва. Электронная оболочка атомов щелочных металлов (Ь1, Na, К и др.) обладает лишь спиновым магн. моментом валентного эл-на, орбитальный магн. момент этих атомов равен нулю. В результате атомы щелочных металлов парамагнитны. У атомов переходных металлов [Ре, Со, N1, редкоземельных металлов (РЗМ) и др.] не достроены й- и /-слои их электронных оболочек. Спиновые и орбитальные магн. моменты эл-нов этих слоёв не скомпенсированы, что приводит к существованию у изолированных атомов Ге, Со, N1 и РЗМ значит, магн. момента. [c.357]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...