وقتی یک آهنربا ذوب می شود چه اتفاقی می افتد؟

آتش یک پدیده خاص است و آتش سوزی در دماهای مختلف می تواند اثرات متفاوتی داشته باشد. آتشی با دمای پایین‌تر می‌تواند احساس گرما را در افراد ایجاد کند و آتش‌سوزی با دمای بیش از مقیاس معین، احساس سوزش را در افراد ایجاد می‌کند. اگر شعله در این زمان به گرم شدن ادامه دهد، یک واکنش شیمیایی از مواد آلی ایجاد می کند که به طور شهودی نشان می دهد که پوست انسان در حال سوختن است. قدرت آتش فقط در سوزاندن مواد آلی نیست، بلکه در این است که می تواند فوراً فلز سرد را به "آب جاری" تبدیل کند.

دوستانی که با دانش فیزیک دوره راهنمایی مواجه شده اند باید بدانند که هر فلزی نقطه ذوب خاصی دارد. این نقطه ذوب به نقطه عطفی اشاره دارد که در آن یک جسم از حالت جامد به حالت مایع تبدیل می شود و بیشتر فلزات در دمای اتاق جامد هستند و با ادامه افزایش دما، امکان تبدیل شدن به حالت مایع افزایش می یابد. پس از تحقیقات مشخص شد که نقطه ذوب آهن 1538 درجه سانتیگراد است. اگر آهنربا با دمایی بیش از این نقطه ذوب گرم شود، چه اتفاقی برای آهنربا می افتد؟

قبل از درک مسائل فوق، ابتدا باید بدانیم که چرا آهنرباها مغناطیسی هستند. در شرایط عادی، بیشتر مواد مغناطیسی نیستند، که با واحد اصلی تشکیل دهنده ماده - اتم شروع می شود. یک اتم از یک هسته و الکترون های خارج هسته ای تشکیل شده است. در هسته اتم پروتون هایی با بار مثبت وجود دارد، در حالی که الکترون ها دارای بار منفی هستند. خواص الکتریکی این دو یکدیگر را خنثی می کند، بنابراین اتم خنثی است. الکترون‌ها علاوه بر بار منفی، مغناطیسی هم هستند، اما در بیشتر اتم‌ها، الکترون‌ها به‌گونه‌ای مرتب شده‌اند که اثرات مغناطیسی آنها یکدیگر را خنثی می‌کند.

دلیل اینکه آهنربا دارای خاصیت مغناطیسی است این است که الکترون های اتم ها تحت تأثیر عوامل خارجی به طور مرتب مرتب شده اند، به طوری که مغناطیس همه در یک جهت است، به طوری که مغناطیس خنثی نمی شود بلکه تقویت می شود. فلزاتی مانند آهن، نیکل و کبالت همگی می‌توانند به آهنربا تبدیل شوند و الکترون‌های درون آن‌ها در یک راستا قرار می‌گیرند تا ناحیه مغناطیسی خود به خودی را تشکیل دهند که به آن «دامنه مغناطیسی» می‌گویند. اگر می خواهید آهنربا خاصیت مغناطیسی خود را از دست بدهد، باید حوزه های مغناطیسی داخلی را از بین ببرید. روش اصلی در حال حاضر اعمال دمای بالا است.

در طبیعت، آهن نسبتاً کمتر است و بیشتر اکسیدهای آهن است که آهنربای طبیعی تشکیل شده از آن تتروکسید آهن است. این ترکیب جزء اصلی سنگ معدن فرومغناطیسی است و به دلیل رنگ خاکستری مایل به سیاه، آهنرباهای طبیعی خاکستری مایل به سیاه به نظر می رسند. پس از تحقیقات مشخص شد که نقطه ذوب اکسید آهن 1594.5 درجه سانتیگراد است، به عبارت دیگر، تا زمانی که آهنربای طبیعی تا این دما گرم شود، ذوب می شود. بنابراین علاوه بر اینکه آهنربای مذاب تبدیل به حوضچه ای از مایع می شود، آیا مغناطیس آن همچنان وجود دارد؟

نقطه کوری آهنرباهای مواد مختلف متفاوت است و نقطه کوری آهنرباها بین 480 تا 550 درجه سانتیگراد است. نقطه کوری یک آهنربا یک محدوده است زیرا انواع مختلفی از آهنرباها با ترکیبات مختلف اکسیدهای آهن وجود دارد. پس مسلم است که وقتی آهنربا ذوب می شود به مایع تبدیل می شود و آن مایع خاصیت مغناطیسی خود را از دست داده است.

پس از درک اینکه چرا آهنرباها دارای مشکلات مغناطیسی هستند، درک این مشکل دشوار نیست. طبق قوانین ترمودینامیک، ذرات اساسی مانند مولکول ها و اتم ها با افزایش دما فعال می شوند. در این میان پدیده فعال مولکول های گاز بارزترین و پدیده فعال اتم های جامد کمترین مشهود است. تغییرات جنسی، ما را نیز از روی سطح جسم به سختی می بینیم. با در نظر گرفتن این گرمایش آهنربا به عنوان مثال، اتم های موجود در آهنربا پس از گرم شدن، دستخوش حرکت حرارتی خواهند شد.