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Curie-Konstante

Seit der Herleitung des Curie-Gesetzes für Paramagnetismus durch den französischen Physiker Pierre Curie im Jahre 1896 und der Weiterentwicklung durch Pierre-Ernest Weiss (Curie-Weiss-Gesetz) kann man die Abgängigkeit der magnetischen Suszeptibilität eines Stoffes (Angabe über die Magnetisierbarkeit einer Stoffmenge) von der absoluten Temperatur beweisen. In diesem Kontext wurde die sogenannte Curie-Konstante entwickelt.

Was besagt das Curie-Gesetz?

Das curiesche Gesetz lässt sich aus einem idealen System aus N Teilchen mit 1/2 Spin ableiten. Das bedeutet:

  • Die Teilchen sind thermisch isoliert.
  • Es liegt keine Spin-Bahn-Kopplung vor.
  • Es besteht kein Ligandenfeld-Effekt.
  • Es liegt keine magnetische Anisotropie vor.
  • Es besteht keine magnetische Wechselwirkung.

Ein Magnetfeld übt eine richtende Kraft auf den Spin eines Elektrons (Ladungsträger, Magnetischer Moment) aus. Legt man ein äußeres Magnetfeld an, könnte man annehmen, dass sich alle Spins einer Substanz zum äußeren Magnetfeld ausrichten, doch dies ist entschieden von der Temperatur T abhängig. Zur Berechnung der Suszeptibilität X_m (Nicht zu verwechseln mit der Permeabilität!) im Curie-Gesetz müssen also die Auswirkungen des äußeren Magnetfelds und die thermischen Effekte beachtet werden. Das Curie-Gesetz für Magnetismus greift an dieser Stelle, wenngleich nur schwache Magnetfelder und höhere Temperaturen damit abgebildet werden können:

C Ist in diesem Fall die Curie-Konstante.

Was ist die Curie-Konstante?

Die Curie-Konstante setzt sich wie folgt zusammen:

Dabei ist:

  • die magnetische Feldkonstante (Angabe über das Verhältnis der magnetischen Flussdichte zur magnetischen Feldstärke im Vakuum)
  • die Teilchendichte (Anzahl der Teilchen N in einem Volumen V, die Curie-Konstante ist substanzabhängig)
  • die Boltzmann-Konstante (Energie/Temperatur, festgelegt auf:
  • μ der Betrag des permanenten magnetischen Dipolmoments (Maß für die Stärke eines magnetischen Moments)

Weil das Curie-Gesetz thermische Faktoren miteinbezieht, spricht man deshalb auch von der sogenannten Curie-Temperatur. Sie ist folglich eine stoffspezifische Größe, die angibt, ab welchem Temperatur-Bereich sich die magnetischen Eigenschaften eines Stoffes ändern. So konnte beispielsweise mit der Curie Konstante Eisen untersucht werden. Das Ergebnis: Die Anziehungskraft verschwindet oberhalb der Curie-Temperatur gänzlich.