Temperatura De Curie.docx

Física Experimental III: Prof. Ronald Pastor Rodríguez DETERMINACION DE LA TEMPERATURA DE CURIE DEL NIQUEL Edward René Flores Flores, Riser Pérez Montaño, Jesús Rubén Mamani Calcina Universidad Nacional de San Agustín de Arequipa Escuela Profesional de Física 01 de diciembre del 2016 RESUMEN El presente experimento tiene por finalidad determinar la temperatura de Curie para el Níquel. Para ello se pasó a registrar las variaciones del voltaje a medida que la temperatura en el horno iba aumentando, ya que la intensidad de corriente es fija. Con el equipo de Curie que contiene un pedazo de alambre de níquel, registramos sus variaciones de voltaje en función a la temperatura para calcular la resistencia del Níquel y finalmente se pasa a graficar la resistencia del alambre del Níquel en función de la temperatura para poder hallar un punto de intercepción entre ambas rectas que tenemos en la gráfica la cual va hacer nuestra temperatura de Curie del Níquel, por lo que se encontró una temperatura de (629.1±0.1) K con una discrepancia de 0.16%. Palabras Claves: Temperatura de Curie, ferromagnetismo, resistividad del Níquel. INTRODUCCION Pierre Curie descubrió, junto a su hermano Jacques, el efecto piezoeléctrico en cristales, estableciendo que la susceptibilidad magnética de las sustancias paramagnéticas depende del inverso de la temperatura, es decir, que las propiedades magnéticas cambian en función de la temperatura. En todos los ferro magnetos encontró un descenso de la magnetización hasta que la temperatura llegaba a un valor crítico, llamada temperatura de Curie (𝑇𝐶 ), donde la magnetización se hace igual a cero; por encima de la temperatura de Curie, los ferro magnetos se comportan como sustancias paramagnéticas. Al calentar un metal ferromagnético, la dilatación lleva a una situación en que el agrupamiento paralelo de los spins ya no es el enérgicamente ventajoso. A partir de determinada distancia inter-iónica, un agrupamiento antiparalelo es el más ventajoso. O, a determinada temperatura el material pierde su ferromagnetismo. A

esta temperatura se llama temperatura de Curie. Aproximándose a la temperatura de Curie, la diferencia en energía entre las orientaciones paralela y antiparalela de los spin desaparece sucesivamente. En consecuencia, los spin “ya no saben” como agruparse. Surgen “fluctuaciones críticas” movimientos colectivos de grupos de cada más spins, que buscan una u otra orientación. Tales fluctuaciones también pueden dispersar electrones de conducción, dando origen a más de un tiempo entre dos colisiones. Aproximadamente a la temperatura de Curie, la resistividad del Níquel será mayor de que sería si el Níquel no podría sufrir la transición de fase. [1] Para calcular la resistencia del níquel utilizaremos la Ley de Ohm así tendremos:

𝑅𝑁𝑖 =

𝑉 𝐼

(1)

Física Experimental III: Prof. Ronald Pastor Rodríguez Con el experimento se trata de determinar la temperatura de Curie por la variación de la resistencia en el alambre del Níquel.

DESARROLLO EXPERIMENTAL

Con el equipo completamente ya armado prendemos el horno y comenzamos a tomar medidas registrando las variaciones de voltaje a medida que la temperatura va aumentando, después pasamos a graficar la temperatura en función de la resistencia del alambre de Níquel.

Figura 1: Montaje del experimento.

RESULTADOS

0,08

Equation Adj. R-Square

R= a+ b*T -0,1422 Value

Resistencia (ohm )

Se hace el montaje del experimento como se muestra en la figura 1. Primeramente se hizo la calibración correspondiente percatándose que al colocar el equipo de Curie dentro del horno Leybold el tubo de cobre este correctamente lijado, también ver que el alambre de Níquel este en el centro del tubo y por el otro extremo colocar el termo par Hierro Constantan sujetado por una mordaza de aluminio a la misma altura que este el alambre de Níquel, percatándose que ningún extremo del alambre toque el tubo del cobre, utilizando para nuestro experimento un multímetro EM612 con una precisión de 0,01 mA para medir la corriente que pasa en el circuito, otro multímetro Md-14 para medir la diferencia de potencial con una precisión de 0,1 mV, los cuales son conectados en serie con una fuente variable 52242 Leybold, una fuente de voltaje analógico 33032, un amplificador 53200 Leybold y una resistencia de 470 Ω y por ultimo un termómetro Fluke 52 K/J M-TD6.

R

Intercept

R

Slope

Standard Error 0,07108

0,00575

5,67094E-7

8,94895E-6

0,06

0,04

Equation

R= a+b*T

Adj. R-Square

0,96284 Value

0,02

R

Intercept

R

Slope

Standard Error

-0,02531

0,00237

1,5378E-4

4,65946E-6

400

600

Temperatura (K )

Figura 2: Gráfica que relaciona la resistencia del alambre del Níquel y la temperatura. La figura 2 muestra una gráfica de la resistencia en función de la temperatura que se graficó con el programa oringin 8 en la cual se trazaron dos rectas con la opción data selector y seleccionar cierta cantidad de datos, se extendieron las rectas para encontrar un punto de intersección entre ambas y con la opción screen reader se encontró el punto de intercepción, el cual será nuestra temperatura de Curie obteniendo: 𝑇𝐶 = (629.1 ± 0.1)K

(2)

Física Experimental III: Prof. Ronald Pastor Rodríguez

De la figura 2 también podemos calcular la intersección de las rectas (para determinar la temperatura Curie del Níquel) de una manera analítica igualando ambas ecuaciones de las rectas. Así tenemos: L1: R = a + bT R = 0.071 + 0.6 ∗ 10−6 T

L2: R = a + bT R = −0.025 + 153.8 ∗ 10−6 T

CONCLUSION Se comprobó que la temperatura de Curie se da por encima de la cual un cuerpo ferromagnético pierde su magnetismo, comportándose como un material puramente paramagnético. La resistencia del alambre es directamente proporcional a la Temperatura. Se determinó experimentalmente la Temperatura Curie para nuestros datos obtenidos aproximándose a la temperatura Curie en 𝑇𝐶 =( 629.1±0.1)K con una discrepancia de 0.16%. BIBLIOGRAFIA

Entonces podemos igualar ambas ecuaciones y encontrar el valor de temperatura correspondiente a la intersección de las rectas; haciendo los despejes correspondientes obteniendo: 𝑇𝐶 = (626.6 ± 0.1)K

[1] Guia de prácticas del laboratorio 08P1 “Física Experimental III”. [2]. Introduction to Solid State Physics, 8tha Edition, Charles Kittel.

(3) APENDICE

DISCUSION De la figura 2 podemos encontrar un valor de la temperatura de Curie de 629.07 K con una discrepancia de 0.16% [2], este valor lo hemos calculado haciendo una intersección entre dos rectas, la primera (la recta azul) justo antes de que estos datos den una disminución o aumento en el voltaje y a partir de esta se trazó la otra recta (recta roja) que empieza en donde el voltaje medido empieza a oscilar entre ciertos valores que prácticamente aumenta muy lentamente en comparación con los primeros datos. Comparando los valores obtenidos en (2) y (3), encontramos una diferencia entre estos valores, por lo cual se tiene una discrepancia con referencia a cualquiera de los datos del 0.5 %, pero como no es significativo, entonces podemos considerar el valor de (2) para la temperatura de Curie.

Para la comparación porcentual se utilizó: C=|

valor bibliografico − valor experimental valor bibliografico

Temperatura (K) (0.1) 314.9 323.3 333.1 343.6 353.1 364.1 373.0 383.0 394.2 403.7

| 𝑥100%

Resistencia(Ohm) (0.0001) 0.0271 0.0286 0.0305 0.0320 0.0332 0.0337 0.0360 0.0379 0.0379 0.0383

413.0 423.0 428.1 433.4 438.1 443.0 448.6 455.3 458.8 463.0 468.1 473.0 478.1 483.5 488.0 493.0 498.0 503.0 508.8 513.0 518.6 523.0 528.3 533.0 538.0 543.2 548.0 552.7 558.0 563.1 568.0 573.0 576.1 579.2 582.0 585.0

Física Experimental III: Prof. Ronald Pastor Rodríguez 0.0402 588.0 0.0668 0.0408 591.0 0.0670 0.0416 594.0 0.0678 0.0422 597.0 0.0694 0.0434 600.0 0.0693 0.0438 603.1 0.0692 0.0438 606.3 0.0694 0.0443 609.0 0.0701 0.0442 612.0 0.0701 0.0447 615.0 0.0702 0.0445 618.0 0.0704 0.0446 621.0 0.0702 0.0469 624.0 0.0703 0.0476 627.0 0.0705 0.0477 630.0 0.0713 0.0485 633.0 0.0715 0.0492 636.1 0.0715 0.0493 639.0 0.0713 0.0493 642.0 0.0719 0.0502 645.0 0.0713 0.0516 648.0 0.0713 0.0529 651.0 0.0714 0.0544 654.0 0.0715 Tabla 1: Datos de la temperatura y la 0.0556 resistencia del Níquel para una corriente 0.0576 de 10 mA. 0.0593 0.0605 0.0606 0.0612 0.0614 0.0626 0.0640 0.0641 0.0651 0.0652 0.0653