ley de Curieley

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En 1895, Pierre Curie, calentando oxígeno, paladio y sales paramagnéticas, descubrió una regularidad: cuanto más caliente está la muestra, más débilmente responde a un campo magnético. La razón es el antagonismo entre el campo externo, que orienta los momentos magnéticos atómicos, y el movimiento térmico, que los desordena. A bajas temperaturas el campo «vence» al caos térmico, pero al calentar gana el desorden y la magnetización disminuye. Formalmente la dependencia es simple: χ = C/T.

How it works

Mientras la muestra está fría, la mayoría de los imanes atómicos se alinean amigablemente con el campo, creando una magnetización apreciable. Al subir la temperatura, las vibraciones térmicas desbaratan ese orden, y la magnetización disminuye. Este efecto se emplea en termómetros magnéticos para temperaturas criogénicas y se tiene en cuenta al diseñar equipos de IRM, donde el calentamiento de piezas puede debilitar el campo magnético.

💡 Si la ley de Curie funcionara hasta el cero absoluto, la susceptibilidad se haría infinita: un campo infinitamente pequeño causaría una magnetización infinita. En realidad, a muy bajas temperaturas entran en juego los efectos cuánticos y la interacción entre los imanes atómicos, pasando gradualmente a la ley de Curie–Weiss.

La ley de Curie es una ley empírica del paramagnetismo: la susceptibilidad magnética χ de un paramagneto ideal es inversamente proporcional a la temperatura absoluta T: χ = C/T, donde C es la constante de Curie. Para la magnetización en campos débiles se cumple M = (C/T) B. La ley es válida para sistemas de momentos magnéticos localizados que no interaccionan, en campos alejados de la saturación y a temperaturas superiores a los posibles puntos de orden magnético.

Discovery

Pierre Curie, en 1895, al investigar sistemáticamente las propiedades magnéticas de las sustancias en un rango de temperaturas de hasta 1400 °C, formuló esta ley, mostrando que en los paramagnetos la susceptibilidad disminuye con el calentamiento, a diferencia de los diamagnetos, donde es constante. En 1905 Paul Langevin elaboró una explicación estadístico-mecánica, relacionando la constante de Curie con el momento magnético de los iones. Posteriormente, Pierre Weiss generalizó la ley introduciendo una corrección por la interacción entre momentos, lo que condujo a la teoría del campo molecular y a la descripción del ferromagnetismo.

How it works

La ley de Curie se utiliza para calibrar termómetros de baja temperatura, determinar momentos magnéticos de iones en cristales y analizar transiciones de fase magnéticas. Límites de aplicabilidad: solo para paramagnetos con interacción de intercambio despreciable, en campos débiles y a temperaturas superiores al posible orden. Cuando la interacción entre momentos es apreciable se usa la ley de Curie–Weiss; a muy bajas temperaturas o en campos fuertes se requieren modelos cuánticos.

Caveats

No describe el ferromagnetismo, antiferromagnetismo ni ferrimagnetismo, donde la interacción de intercambio conduce al orden espontáneo.; Se viola en las proximidades del cero absoluto debido a los efectos cuánticos de degeneración.; En los metales el paramagnetismo de los electrones deslocalizados obedece al paramagnetismo de Pauli con susceptibilidad casi constante, no a la ley de Curie.

\chi = \frac{C}{T}

χ — susceptibilidad magnética, C — constante de Curie (depende del material), T — temperatura absoluta en kelvins.

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ley de Curieley

How it works

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