Ответьте на вопросы, страница 192 - гдз по физике 10 класс учебник Закирова, Аширов

Ответьте на вопросы

1. Почему при точке Кюри ферромагнетики теряют свойство намагниченности?

2. Почему электромагнитным краном невозможно переносить раскаленное железо?

1. Почему при точке Кюри ферромагнетики теряют свойство намагниченности?

Ферромагнетизм — это свойство некоторых материалов, таких как железо, никель и кобальт, сильно намагничиваться во внешнем магнитном поле. Это свойство обусловлено наличием в их структуре особых областей, называемых магнитными доменами. Внутри каждого домена магнитные моменты атомов выстроены в одном направлении, что создает сильное локальное магнитное поле. В обычном состоянии домены ориентированы хаотично, и их поля компенсируют друг друга, поэтому материал в целом не намагничен.

Температура является мерой интенсивности теплового движения атомов в веществе. При повышении температуры атомы начинают колебаться все сильнее. Точка Кюри (обозначается как $T_C$) — это критическая температура, при которой энергия теплового движения атомов становится достаточной, чтобы преодолеть силы (обменное взаимодействие), которые удерживают магнитные моменты атомов в упорядоченном состоянии внутри доменов.

Когда температура ферромагнетика достигает и превышает точку Кюри, тепловое движение полностью разрушает упорядоченную структуру магнитных доменов. Магнитные моменты отдельных атомов начинают ориентироваться хаотично, как в обычных парамагнетиках. В результате материал теряет свои уникальные ферромагнитные свойства, в частности, способность к сильному намагничиванию и удержанию остаточной намагниченности. Происходит фазовый переход из ферромагнитного состояния в парамагнитное.

Ответ: При точке Кюри энергия теплового движения атомов становится настолько большой, что разрушает упорядоченное расположение магнитных моментов в доменах, из-за чего ферромагнетик теряет свои магнитные свойства и становится парамагнетиком.

2. Почему электромагнитным краном невозможно переносить раскаленное железо?

Электромагнитные краны используются для подъема и перемещения тяжелых грузов из ферромагнитных материалов, в основном из железа и его сплавов (стали). Принцип их действия основан на создании мощного магнитного поля, которое притягивает и удерживает груз.

Как было объяснено в предыдущем вопросе, ферромагнитные свойства материала зависят от его температуры. Для каждого ферромагнетика существует своя точка Кюри — температура, выше которой он теряет ферромагнитные свойства. Для железа точка Кюри составляет примерно 770 °C (1043 К).

Термин "раскаленное железо" означает, что железо нагрето до температуры, при которой оно начинает светиться. Видимое красное свечение железа начинается при температуре около 500-600 °C, а при дальнейшем нагреве оно становится оранжевым, желтым и белым. Таким образом, температура раскаленного железа часто оказывается близкой к точке Кюри или превышает ее.

Если температура железа превысит 770 °C, оно перестанет быть ферромагнетиком и станет парамагнетиком. Парамагнетики притягиваются к магниту, но очень слабо — сила притяжения в миллионы раз меньше, чем у ферромагнетиков. Этой силы абсолютно недостаточно, чтобы электромагнитный кран мог поднять или удержать массивный кусок раскаленного металла.

Ответ: Раскаленное железо имеет температуру, близкую к точке Кюри (770 °C) или превышающую ее. При такой температуре железо теряет свои ферромагнитные свойства, и мощный электромагнит крана не может его притянуть и удержать.