изучение фазовых переходов

Мы начнем изучение фазовых переходов с объяснения одного свойства магнитов, на которое обратили внимание в 1600 году: при нагревании магнит перестанет быть магнитом. Это легко наблюдать на опыте. Возьмем магнит и приблизим его к кучке мелких металлических предметов, например кнопок. Тотчас же некоторые из них к нему «примагнитятся».

А теперь поднесем к магниту с «налипшими» на него кнопками горящую свечу. По мере нагревания кнопки одна за другой начнут падать. При некоторой температуре их на магните вообще не останется. Они все упадут потому, что при этой температуре — точке Кюри — магнит теряет свои магнитные свойства. Можно догадаться, что это один из видов фазовых переходов, когда при нагревании магнитная фаза превращается в немагнитную. Такие фазовые переходы широко известны. Они происходят, в частности, в чистых никеле (точка ‘Кюри 7,с = 358°С), железе (Тс = 770°С), кобальте ‘(Тс = 1130°С). На практике часто требуются материалы, которые бы сохраняли магнетизм в широком диапазоне температур. В этом смысле наиболее перспективным кажется кобальт. И на самом деле, в начале XX века, когда происходило бурное развитие производства магнитов, спрос на кобальт резко увеличился. Но еще незадолго до этого в вышедшей в 1912 году книге «Металлургия цветных металлов» утверждалось следующее: «…до настоящего времени металлический кобальт с точки зрения потребления не представляет интереса». Резко изменившейся ситуации в промышленности соответствовал и повышенный интерес к магнетизму со стороны исследователей. Для объяснения магнитных фазовых переходов физик В. Ленц в 1920 году предложил модель, которую поручил исследовать своему студенту Е. Изингу. Соответствующая статья последнего вышла в свет в 1925 году. С тех пор эта модель под именем модели Изинга вошла в лексикон науки. Сегодня лишь самые щепетильные авторы, отдавая дань истинному первооткрывателю, называют ее моделью Изинга — Ленца.

Эта модель сделала удивительную «карьеру», побив все рекорды популярности. Ключевые разделы реферативных физических журналов (где печатается краткая информация обо всех публикациях в данной области) буквально пестрят фамилией Изинга. Значение этой модели вышло далеко за рамки магнетизма, и интерес к ней проявляют представители самых разных разделов физики. А для специалистов по фазовым переходам модель Изинга примерно то же, что Мекка для мусульманина. Повальное увлечение моделью приняло такие масштабы, что с иронией стали говорить о новом заразном заболевании — «болезни Изинга». Причина популярности состоит в том, что это самая простая модель, которая позволяет разобраться в механизме фазовых переходов. Обратимся к ее сути. Ленц считал, что каждый атом представляет собой элементарный магнитик, который обозначают стрелкой (вроде магнитной стрелки компаса). Она указывает направление создаваемого им магнитного поля. Для упрощения Ленц принял, что стрелка элементарного магнитика может быть ориентирована только в двух направлениях — вверх или вниз.

Комментарии закрыты.