总被人说慢性子?不到火烧屁股不行动?没事,这次你有伴了。当然不是这位“火烧荷兰豆”,醒醒吧!而是一块……金属。具体情况就戳视频看真相吧!视频 | lisensky
这个魔性的视频展示的是一种利用磁铁、蜡烛与金属镍丝制造的热机小装置,同时也是一个居里点的演示实验。单摆下方的金属小圆圈是用镍丝做成的,左侧立着的圆形东西是一块磁铁,下方点燃了蜡烛。一开始,镍圈被磁铁吸引着,而随着烛火的加热,磁铁对它的吸引突然减弱,无法再克服重力的作用。而当镍圈掉到远离蜡烛的地方,过了一小会儿之后,它又会重新被磁铁吸起来。
金属镍是一种铁磁性材料,这个实验体现了铁磁性物质性质与温度的关系:当温度高到某一个临界值之后,铁磁性物质就会失去原本的性质,变成顺磁性,此时磁铁对它的吸引力就会减小很多。这个临界温度被称为居里点(或者居里温度)。金属镍的居里点比较低(627K,353.85℃),是火焰加热容易达到的温度,因此它很适合进行实验演示。那么为什么会发生这样的变化呢?
这里只简单地说一下(其实也并不简单)……根据物质在磁场中的表现,可以把它们分为顺磁性、抗磁性、铁磁性等类型。这些表现差异实际主要是来源于物质内部电子排布的差异,以及电子自旋产生的磁矩方向。简单说,当有未成对电子存在的时候,就会显示出顺磁性(能被外界磁场吸引,但很弱)。而铁磁性物质则是既有未成对电子,又有一定程度有序的微观结构存在(这个结构被称为磁畴magnetic domain)。
加热会让材料内部结构趋向于无序,最终就让相对有序的铁磁性状态变成更加无序的顺磁性状态。远离了蜡烛之后,金属丝降温,铁磁性状态还能恢复。
PS:最后科普一个冷知识,居里点的居里指的是物理学家皮埃尔·居里(Pierre Curie),也就是居里夫人的丈夫_(:з」∠)_是他,是他,就是他!| wiki pedia