圓環(huán)磁鐵這個問題說起來雖然簡單,但是實際上也沒有那么簡單。
圓環(huán)磁鐵的磁性并沒有那?么容易消除的,因此更有可能的情況是磁鐵從某個具有磁化的狀態(tài)突然受到外場的刺激或者其它力學(xué)、熱學(xué)的刺激之后導(dǎo)致內(nèi)部結(jié)構(gòu)的突然轉(zhuǎn)變。
不過除了這種發(fā)生突然的變化之外,也還是存在一個熵效應(yīng),我想,或許你的背后的意思其實是想知道是否熵效應(yīng)在其中起主導(dǎo)。
鐵磁性材料而言,但是必須強(qiáng)調(diào),一般討論鐵磁性的問題時大家并不把熵的部分考慮進(jìn)去的,因為鐵磁性這里面還蘊(yùn)含著更長程的關(guān)聯(lián),更強(qiáng)的自旋間的相互作用,因此更有可能的是磁鐵只是處在某個凍結(jié)的狀態(tài)里,而并不像液晶那樣終由取向主導(dǎo)了整個相變的過程。
磁性材料有很多種不同的類型,不過既然表現(xiàn)出磁性,那么就說明它內(nèi)部存在著某種取向的傾向性。
材料被磁化后也就發(fā)生了一些奇妙的變化,直觀的看,就是有了磁性,仔細(xì)一點看,本來材料是一個無序態(tài)(各個方向都是一致的,這就是各向同性,這種情況可以想象成一個球),現(xiàn)在出現(xiàn)了一些方向性(存在著某些特殊的方向,這就是各向異性,這種情況類似于一根棍子),顯然球的對稱性比棍子的對稱性更豐富,那么磁化的過程也就是發(fā)生了對稱性的減少,平常叫做對稱破缺。
一般來說,當(dāng)這種具有磁化的狀態(tài),系統(tǒng)的能量會相對比較低,但是這只是問題的一個方面,不妨想想自由能的表達(dá)式:F=U-TS,我們希望自由能降低,固然考慮能量降低是很重要的,但是如果溫度逐漸升高,那么系統(tǒng)熵的增加也可以使得自由能降低。熵的增加,所對應(yīng)的也就是微觀的狀態(tài)數(shù)的增加,也就是說,在取向上的狀態(tài)數(shù)的增加可以導(dǎo)致自由能的減少。
總之在溫度比較高的時候,磁鐵可以容許有更多種的取向,這也是可能導(dǎo)致磁性減弱的原因之一。但這個效應(yīng)對于不同的磁性材料效果是非常不同的,當(dāng)磁矩之間的相互作用強(qiáng)度足夠強(qiáng)的時候(U占主導(dǎo)),熵的效應(yīng)(TS)在其中所起到的影響其實可能會非常微弱。
事實的情況也正是如此,總的來看,熵的這一部分效應(yīng)在我們通常所說的常溫情況下磁鐵磁性的消失問題中,或許應(yīng)當(dāng)并不是主要因素。