ما هو قانون كوري؟
قانون كوري، الذي سُمّي تيمنًا بالفيزيائي بيير كوري، يصف كيفية استجابة المادة البارامغناطيسية لمجال مغناطيسي مُسلَّط عليها. ينصّ القانون على أن المغنطة (\(M\)) في المادة البارامغناطيسية تتناسب طرديًا مع المجال المغناطيسي المُسلَّط (\(B\)) وعكسيًا مع درجة الحرارة المطلقة (\(T\)). بعبارة أخرى، كلّما سخّنت المادة ضعفت مغنطتها، وكلّما زدت المجال المغناطيسي ازدادت مغنطتها. ويصدق هذا القانون بدقة جيدة على المواد البارامغناطيسية عند درجات الحرارة المرتفعة أو المجالات المغناطيسية المنخفضة.
كيفية استخدام الحاسبة
أدخل ثلاث قيم: ثابت كوري \(C\) (وهو خاصية تتعلّق بنوع المادة)، والمجال المغناطيسي \(B\) بوحدة التسلا، ودرجة الحرارة المطلقة \(T\) بوحدة الكلفن. تُعيد الحاسبة قيمة المغنطة \(M\). تأكّد من أن درجة الحرارة مُقاسة بالكلفن (\(\text{K} = {}^\circ\text{C} + 273.15\)) وأنها أكبر من الصفر، لأن القسمة على درجة حرارة تساوي صفرًا غير مُعرَّفة.
شرح المعادلة
العلاقة بسيطة وهي $$M = \frac{C \cdot B}{T}$$ يُعبّر ثابت كوري \(C\) عن كثافة ذرّات المادة وعزمها المغناطيسي. ضرب القيمة في المجال \(B\) يزيد من اصطفاف ثنائيات الأقطاب المغناطيسية، بينما القسمة على درجة الحرارة \(T\) تعكس التهييج الحراري الذي يبعثر اتجاهات هذه الثنائيات عشوائيًا. والتنافس بين النظام الذي يفرضه المجال والفوضى التي تُحدثها الحرارة هو ما ينتج عنه التناسب العكسي مع درجة الحرارة.
مثال محلول
لنفترض أن لدينا عيّنة بارامغناطيسية بثابت كوري \(C = 1\ \text{K}\cdot\text{A}/(\text{m}\cdot\text{T})\)، موضوعة في مجال مغناطيسي قدره \(B = 0.5\ \text{T}\)، ومُحافَظ عليها عند درجة حرارة \(T = 300\ \text{K}\). عندئذٍ تكون المغنطة $$M = \frac{1 \times 0.5}{300} = 0.0016667\ \text{A/m}.$$ وإذا برّدنا العيّنة إلى \(150\ \text{K}\)، فإن المغنطة ستتضاعف لتصبح نحو \(0.0033333\ \text{A/m}\).
الأسئلة الشائعة
هل ينطبق قانون كوري على جميع المواد؟ لا، فهو ينطبق على المواد البارامغناطيسية فقط. أما المواد الفيرومغناطيسية فتخضع لقانون كوري–فايس وتمتلك درجة حرارة كوري حرجة.
لماذا يجب أن تكون درجة الحرارة بالكلفن؟ لأن قانون كوري يعتمد على درجة الحرارة المطلقة، فيجب قياس القيم انطلاقًا من الصفر المطلق. واستخدام الدرجة المئوية يؤدي إلى نتائج خاطئة.
ماذا يحدث عند ارتفاع درجة الحرارة؟ تنخفض المغنطة لأن الحركة الحرارية تعرقل بشكل متزايد اصطفاف ثنائيات الأقطاب المغناطيسية.
