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Pierre Curie

Das Gesetz der Kurie beschreibt die Beziehung zwischen den magnetische Suszeptibilitätχ_ich eines Stoffes und seine absolute Temperatur ${Anzeigestil T}$, wenn idealer Spin vorhanden istParamagnetismus.

Das Gesetz wurde in dieser Form erstmals 1896 von . formuliert Pierre Curie. 1907 entwickelte der französische Physiker Pierre-Ernest Weiss Curie's Gesetz geht weiter zum Curie-Weiss-Gesetz, unter Berücksichtigung kooperativer Effekte.

Dieses Gesetz erhält man, wenn man ein ideales System betrachtet, das aus Nein Teilchen mit halbzahligem Spin. Unter einem 'idealen' System wird hier verstanden

• das Grundzustand der Partikel ist wärmeisoliert,
• keiner Spin-Orbit-Link ist,
• keiner Ligandenfeldeffekt tritt ein,
• es gibt kein magnetisch Anisotropie ist
• und es gibt keine kollektiven magnetischen Effekte, d. h. es gibt keine magnetische Wechselwirkung zwischen den Partikeln.

Beschreibung

Als Modell wird die Orientierung eines Teilchens mit halbzahligem Spin in einem Magnetfeld angenommen. Das Elektron hat einen rotierenden Ladungsträger magnetisches Moment und verhält sich wie ein Magnet Dipol. Wenn man ein externes hat Magnetfeld dann übt dieses Feld eine lenkende Kraft auf den Spin des Elektrons aus. Eine energetisch günstige Orientierung des Spins in Richtung des Magnetfeldes ist ebenso möglich wie eine entgegengesetzte energetisch ungünstige Orientierung. Man würde daher zunächst erwarten, dass alle Spins in Richtung des Magnetfeldes gerichtet sind. In Wirklichkeit gibt es jedoch einen Temperatureffekt, der wie folgt erklärt werden kann:

• Boltzmann-Statistik: Mit steigender Temperatur steigt die Wahrscheinlichkeit, dass die Spins die ungünstige antiparallele Orientierung einnehmen.
• Wärmeenergie: Mit steigender Temperatur wirkt die natürliche Bewegung der Partikel einer Orientierung in Richtung des Magnetfeldes entgegen.

Das magnetische Suszeptibilität ist eine physikalische Größe, die durch die Anzahl der Spins, die sich parallel zum Magnetfeld ausrichten, und die Anzahl der Spins, die antiparallel ausgerichtet sind, bestimmt wird. Zur Berechnung der Suszeptibilität müssen daher die Richtwirkung des Magnetfeldes und die Gegenwirkung der thermischen Effekte berücksichtigt werden. Das Brillouin-Funktion ist der quantenmechanische korrekte Funktion zur Beschreibung der Anfälligkeit. Das Curie-Gesetz ist ein Spezialfall der Brillouin-Funktion für schwache Magnetfelder und nicht zu niedrige Temperaturen.

Für paramagnetisches Material und Temperaturen deutlich über der Curie-Temperatur beträgt die magnetische Suszeptibilität nach dem Curie-Gesetz ${displaystyle chi _{ ext{m}}}$ (ungefähr) umgekehrt proportional zur (absoluten) Temperatur:

${displaystyle chi _{ ext{m}}={frac {C}{T}}}$

Die Proportionalitätskonstante ${Anzeigestil C}$ heißt der Kurienkonstante, definiert als:

${displaystyle C=mu _{0},n,{frac {mu ^{2}}{3,k_{ext{B}}}}}$

Darin steht:

${displaystyle mu_{0}}$ das magnetische Permeabilität des Vakuums

${displaystyle n}$ die Teilchendichte

${displaystyle k_{ ext{B}}}$ das Boltzmann-Konstante

${Anzeigestil mu}$ das permanentmagnetische Dipolmoment der paramagnetischen Teilchen, aus denen die fragliche Substanz besteht. Das Curie-Gesetz geht davon aus, dass dieses Dipolmoment temperaturunabhängig ist.

Oft ist die magnetische Suszeptibilität und Curie-Konstante auf dem Menge an Staub beteiligt statt Volumen. In diesem Fall gilt:

${displaystyle chi _{ ext{m,mol}}={frac {C_{ ext{mol}}}{T}}}$

in welchem

${displaystyle chi _{ ext{m,mol}}={frac {mu _{0}N_{A}mu ^{2}}{3k_{ ext{B}}}}}$

mit ${Displaystil N_{A}}$das Avogadro .s Konstante.

Siehe auch

• Curie-Weiss-Gesetz

Literatur

• Heiko Lüken: Magnetochemie. B. G. Teubner, Stuttgart/Leipzig 1999, ISBN 3-519-03530-8 .