Điều gì xảy ra khi một nam châm nóng chảy?

Nov 09, 2022 Để lại lời nhắn

Cháy là một hiện tượng đặc biệt, và những đám cháy ở nhiệt độ khác nhau có thể gây ra những ảnh hưởng khác nhau. Ngọn lửa có nhiệt độ thấp hơn có thể mang lại cho con người cảm giác ấm áp, còn ngọn lửa có nhiệt độ vượt quá một quy mô nhất định sẽ khiến con người có cảm giác bỏng rát. Nếu lúc này ngọn lửa tiếp tục nóng lên sẽ kích hoạt phản ứng hóa học của chất hữu cơ, trực quan cho thấy da người đang cháy. Sức mạnh của lửa không chỉ ở chỗ đốt cháy chất hữu cơ mà còn ở chỗ nó có thể biến kim loại lạnh thành “nước chảy” ngay lập tức.


Các bạn đã từng tiếp xúc với kiến ​​thức vật lý cấp 2 hẳn sẽ biết kim loại nào cũng có nhiệt độ nóng chảy nhất định. Điểm nóng chảy này đề cập đến bước ngoặt mà tại đó một vật chuyển từ trạng thái rắn sang trạng thái lỏng và hầu hết các kim loại đều ở trạng thái rắn ở nhiệt độ phòng và khả năng trở thành trạng thái lỏng tăng lên khi nhiệt độ tiếp tục tăng. Sau khi nghiên cứu, người ta thấy rằng nhiệt độ nóng chảy của sắt là 1538 độ C. Nếu nung nam châm với nhiệt độ vượt quá nhiệt độ nóng chảy này thì hiện tượng gì sẽ xảy ra với nam châm?


Trước khi tìm hiểu các vấn đề trên, trước tiên chúng ta cần hiểu tại sao nam châm lại có từ tính. Trong những trường hợp bình thường, hầu hết các chất không có từ tính, mà bắt đầu bằng đơn vị cơ bản cấu thành vật chất - nguyên tử. Nguyên tử được cấu tạo bởi một hạt nhân và các electron ngoại nhân. Trong hạt nhân nguyên tử có các proton mang điện tích dương, còn các electron mang điện tích âm. Tính chất điện của cả hai triệt tiêu lẫn nhau nên nguyên tử là trung hòa. Ngoài việc mang điện tích âm, các electron cũng có từ tính, nhưng trong hầu hết các nguyên tử, các electron được sắp xếp theo một trật tự vô tổ chức đến nỗi tác dụng từ của chúng triệt tiêu lẫn nhau.


Sở dĩ nam châm có từ tính là do các electron trong nguyên tử được sắp xếp ngay ngắn dưới tác dụng của các yếu tố bên ngoài nên từ tính đều hướng cùng chiều nên từ tính không triệt tiêu mà mạnh lên. Các kim loại như sắt, niken và coban đều có thể biến thành nam châm, và các electron bên trong chúng được sắp xếp để tạo thành một vùng từ hóa tự phát, được gọi là "miền từ tính". Nếu bạn muốn làm cho nam châm mất từ ​​tính, bạn phải phá hủy các miền từ bên trong. Phương pháp chính hiện nay là áp dụng nhiệt độ cao.


Trong tự nhiên, sắt tương đối ít hơn và nhiều hơn là các oxit sắt, trong đó nam châm hình thành tự nhiên là sắt tetroxit. Hợp chất này là thành phần chính của quặng sắt từ, và do có màu đen xám nên nam châm tự nhiên trông có màu đen xám. Sau khi nghiên cứu, người ta thấy rằng nhiệt độ nóng chảy của oxit sắt là 1594,5 độ C, nói cách khác, chỉ cần nam châm tự nhiên bị nung nóng đến nhiệt độ này, nó sẽ tan chảy. Vậy ngoài việc nam châm nóng chảy trở thành một vũng chất lỏng, thì từ tính của nó có còn không?


Điểm Curie của nam châm bằng các vật liệu khác nhau là khác nhau, và điểm Curie của nam châm nằm trong khoảng từ 480 đến 550 độ C. Điểm Curie của nam châm là một phạm vi vì có nhiều loại nam châm với các thành phần khác nhau của các oxit sắt. Vì vậy, chắc chắn rằng khi nam châm nóng chảy, nó trở thành chất lỏng, và chất lỏng đó đã mất từ ​​tính.


Sau khi hiểu tại sao nam châm gặp vấn đề về từ tính thì vấn đề này cũng không có gì khó hiểu. Theo định luật nhiệt động lực học, các hạt cơ bản như phân tử và nguyên tử sẽ trở nên hoạt động khi nhiệt độ tăng lên. Trong số đó, hiện tượng hoạt động của các phân tử khí là rõ ràng nhất, và hiện tượng hoạt động của các nguyên tử rắn là ít rõ ràng nhất. Những thay đổi về giới tính, chúng ta cũng khó nhận thấy từ bề mặt của đối tượng. Lấy nhiệt nam châm này làm ví dụ, các nguyên tử trong nam châm sẽ chuyển động nhiệt sau khi được đốt nóng.