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Magnétisme fer , température Curie

  1. mauswiesel

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    décembre 2005
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    Magnétisme fer , température Curie

    Quelque chose me dérange. On sait que les ancienne boussole chinoise étaient fabriqué avec du fer qui était porté au rouge dans un feu de bois, puis rapidement trempé dans l'eau.

    http://upload.wikimedia.org/wikipedi...an_Dynasty.jpg

    Le fer est ferromagnétique, il posséde des domaines de Weiss qui regroupe chacun des moments magnétiques de même direction.


    On sait qu'au dela de la température de Curie du fer, qui est au alentour de 770 °c, que le fer perd tout magnétisme, si magnétisé il était.

    A l'état initial, le fer n'est pas magnétique, l'orientation des domaines de Weiss se compense.
    Pour orienter les domaines suivant la même direction de façon a obtenir une aimantation, il faut une certaine valeur de champ magnétique, suffisament fort pour faire bouger ces moments magnétiques.

    Le champ magnétique terrestre, lorsque le fer est froid, n'est pas assez energétique pour orienter ces domaines, c'est pour cela que le fer reste inerte.
    Mais si on le chauffe, puis qu'on le refroidi, comme des basalte sortant du rift océanique, ceux ci vont conserver le sens du champ magnétique terrestre en orientant leur domaine dans le même sens que celui ci.

    Ma question est de préciser ce phénoméne :

    L'énergie thermique est suffisante pour faire bouger les moments, et le champ externe n'a plus qu'a les orienter, cela nécessite peu d'énergie. Lorsque le fer refroidi, la direction des moment / domaine est conservé.


    Lorsque je chauffe un morceau de fer, en dessous de Curie, les moments gagne de l'énergie, il bouge dans des direction aléatoire mais lentement. A partir d'une certaine valeur, l'energie "cinétique" des moments est suffisante pour permettre une orientation, le champ B oriente donc les moments dans la meme direction. C'est a ce moment qu'il faut refroidir le fer : les moments seront conservé.
    Mais si on continu de chauffer, l'énergie cinétique est t'elle que les moments s'agite n'importe comment et le champ n'est pas assez puissant pour les aligner ; on a atteint la température de Curie, ou toute magnétisation est impossible.

    C'est passionnant mais ça vous semble coller pour les spécialiste?
    thx =)


    Dernière modification par benjy_star ; 23/12/2007 à 11h11.
     


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  2. Karibou Blanc

    Date d'inscription
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    2 782

    Re : Magnétisme fer , température Curie

    Perso je trouve que ca tient la route
    Well, life is tough and then you graduate !
     

  3. hubhub

    Date d'inscription
    janvier 2007
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    122

    Re : Magnétisme fer , température Curie

    celà signifie t il que la température du fer porté au rouge par les chinois était inférieure à la température de Curie du fer ?
     

  4. mariposa

    Date d'inscription
    février 2005
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    Re : Magnétisme fer , température Curie

    Citation Envoyé par mauswiesel Voir le message
    Quelque chose me dérange. On sait que les ancienne boussole chinoise étaient fabriqué avec du fer qui était porté au rouge dans un feu de bois, puis rapidement trempé dans l'eau.

    http://upload.wikimedia.org/wikipedi...an_Dynasty.jpg

    Le fer est ferromagnétique, il posséde des domaines de Weiss qui regroupe chacun des moments magnétiques de même direction.


    On sait qu'au dela de la température de Curie du fer, qui est au alentour de 770 °c, que le fer perd tout magnétisme, si magnétisé il était.

    A l'état initial, le fer n'est pas magnétique, l'orientation des domaines de Weiss se compense.
    Pour orienter les domaines suivant la même direction de façon a obtenir une aimantation, il faut une certaine valeur de champ magnétique, suffisament fort pour faire bouger ces moments magnétiques.

    Le champ magnétique terrestre, lorsque le fer est froid, n'est pas assez energétique pour orienter ces domaines, c'est pour cela que le fer reste inerte.
    Mais si on le chauffe, puis qu'on le refroidi, comme des basalte sortant du rift océanique, ceux ci vont conserver le sens du champ magnétique terrestre en orientant leur domaine dans le même sens que celui ci.
    .
    Bonjour,

    Tout çà me convient en précisant qu'il faut chauffer au dessus du point de Curie pour que l'on soit dans la phase paramagnétique.


    Lorsque je chauffe un morceau de fer, en dessous de Curie, les moments gagne de l'énergie, il bouge dans des direction aléatoire mais lentement. A partir d'une certaine valeur, l'energie "cinétique" des moments est suffisante pour permettre une orientation, le champ B oriente donc les moments dans la meme direction. C'est a ce moment qu'il faut refroidir le fer : les moments seront conservé.
    .
    Là le langage n'est plus le bon. En dessous de la température de Curie les moments magnétiques individuels sont fortement corrélés en orientation possible. Les seuls mouvements possibles sont des mouvements collectifs, ce sont des ondes de spins qui décrivent des spins voisins légérement déphasés par rapport a leurs premiers voisins; En approchant la température de Curie les ondes de courte longueur d'onde sont excités ce qui correspond à un mouvement aléatoire.

    Mais si on continu de chauffer, l'énergie cinétique est t'elle que les moments s'agite n'importe comment et le champ n'est pas assez puissant pour les aligner ; on a atteint la température de Curie, ou toute magnétisation est impossible.
    ;
    Pas tout du tout puisqu'en franchissant la température de Curie on rentre dans le domaine paramagnétique et l'on a une aimantation en présence du champ magnétique..
    Dernière modification par benjy_star ; 23/12/2007 à 11h11.
     

  5. hubhub

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    Re : Magnétisme fer , température Curie

    donc, si je dépasse la température de Curie du fer, j'entre dans sa phase para. Si j'applique un champ suffisamment fort pour vaincre l'énergie thermique, je peux orienter mes moments magnétiques, (j'estime aussi qu'il n'existe plus de domaines de weiss). Et quand je fais ma trempe, je fige mon système, mon fer doit rester paramagnétique.
    Que se passe t il si je chauffe doucement mon fer ? Les domaines de Wess réapparaissent ils ?
     


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  6. mariposa

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    Re : Magnétisme fer , température Curie

    Citation Envoyé par hubhub Voir le message
    donc, si je dépasse la température de Curie du fer, j'entre dans sa phase para.
    Oui
    Si j'applique un champ suffisamment fort pour vaincre l'énergie thermique, je peux orienter mes moments magnétiques,

    Oui

    (j'estime aussi qu'il n'existe plus de domaines de weiss).
    oui

    Et quand je fais ma trempe, je fige mon système, mon fer doit rester paramagnétique.
    .
    Là non, c'est là qu'apparait l'aimantation permanente puisque en dessous de la température de Curie l'état normal c'est le ferromagnétisme c'est a dire une aimantation sans champ appliqué. Si la trempe est très rapide tu peux avoir un domaine unique qui correspond a l'orientation qu'avait le cristal dans la phase paramagnétique.

    Que se passe t il si je chauffe doucement mon fer ? Les domaines de Wess réapparaissent ils ?
    Si on départ il y a des domaines, en chaufant les petits domaines vont se faire "manger" par les gros
     

  7. hubhub

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    janvier 2007
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    Smile Re : Magnétisme fer , température Curie

    merci Mariposa !
     

  8. mauswiesel

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    décembre 2005
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    Re : Magnétisme fer , température Curie

    Super c'est fabuleux !
    Juste quelque petit détails :
    Si j'applique un champ suffisamment fort pour vaincre l'énergie thermique, je peux orienter mes moments magnétiques
    Le champ magnétique terrestre, lorsque le fer est en phase paramagnétique, semble alors suffisant pour orienter les moments.

    Que se passe t il si je chauffe doucement mon fer ? Les domaines de Wess réapparaissent ils ?

    Si au départ il y a des domaines, en chaufant les petits domaines vont se faire "manger" par les gros
    2 possibilité pour bouger des domaines de Weiss : température ou champ magnétique externe;
    en phase ferro, le fer (aimanté) posséde plusieurs domaines alignés, mais en chauffant, ceux ci ne vont pas reprendre des directions plutot aléatoires (perte progressive d'aimantation) ?, la bonne orientation dans la meme direction (la où les "gros" mangent les "petits") de ces domaines n'étant possible que sous un champ B ?

    Si la trempe est très rapide tu peux avoir un domaine unique qui correspond a l'orientation qu'avait le cristal dans la phase paramagnétique.
    =>lorsque le champ B etait appliqué
    Cette méthode d'aimantation pourrait marcher pour des matériaux ferromagnétique dur comme les alliages Neodyme Fer Bore?


    Ces matériaux nécessite de trés grand champ pour posséder une aimantation rémanente: si on les chauffe au dela de leur température de Curie, puis qu'on les trempe il faudrait un champ magnétique externe plus faible pour orienter les moments que si le métal serai froid?


    Enfin une derniére question: qui saurait résoudre l'énigme des couverts de cantine qui sont aimantés parfois ? ils ne peuvent étre chauffé au dela de leur température de Curie lors du lavage, le champ magnétique terrestre est alors impuissant. Comment est-ce possible?
     

  9. Foulefou

    Date d'inscription
    décembre 2008
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    4

    Re : Magnétisme fer , température Curie

    Ne faut-il pas tenir du fait que le fer change de structure lorsqu'il passe au-delà de sa température de Curie ? En effet, ce dernier passe d'une structure cubique centrée à une structure cubique à faces centrées.
    Ceci est juste une question, je ne sais pas si ça joue un rôle ou pas.
     

  10. LPFR

    Date d'inscription
    mars 2008
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    32 049

    Re : Magnétisme fer , température Curie

    Bonjour.
    Je ne pense pas qu'il faille un changement de structure pour le point de Curie. Je me souviens que j'avais trouvé que les pierres de briquet (alliage avec du thorium, à l'époque) avaient un point de Curie vers les 40 ou 50° C (c'est un peu vieux). Et je ne pense pas qu'ils avaient une transition cristalline à cette température.

    Et je me souviens aussi qu'un grand ponte du magnétisme m'avait fait une démonstration de magnétisation d'une barre en fer doux avec le champ magnétique terrestre. Il suffisait de tapoter la barre avec des clés (à serrures) quand elle était orienté N-S et elle se magnétisait? Certes, pas beaucoup. Mais cela démontre qu'il y a des fers avec un champ coercitif vraiment petit. Les boussoles chinoises pourraient avoir été magnétisées comme ça: en les martelant avec la bonne orientation.
    Au revoir.
     

  11. mariposa

    Date d'inscription
    février 2005
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    Bretagne Côtes d'Armor
    Âge
    65
    Messages
    10 334

    Re : Magnétisme fer , température Curie

    Citation Envoyé par Foulefou Voir le message
    Ne faut-il pas tenir du fait que le fer change de structure lorsqu'il passe au-delà de sa température de Curie ? En effet, ce dernier passe d'une structure cubique centrée à une structure cubique à faces centrées.
    Ceci est juste une question, je ne sais pas si ça joue un rôle ou pas.
    Bonjour,

    C'est possible, mais je doute que la transition cubique face centrée/cubique se fasse à la température de curie.


    Maintenant pour le fun on peut imaginer un matériau qui soit ferromagnétique par exemple et une transition displacive (genre celle que tu évoquais) qui transformerait le corps ferromagnétique en corps antiferromagnétique (les spins de sens contraire)
     


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