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조회 : 13613 | 2008-03-18


<실험 개요>


어떤 물질의 온도가 높아졌을 때 자성이 사라지게 되는 온도를 퀴리온도라고 합니다. 오늘 실험에서는 철사와 니크롬선의 온도가 높아졌을 때 자성이 사라지는 현상을 확인해 보겠습니다.




<실험 재료>
나무판, 철사, 니크롬 선, 네오디뮴 자석, 대못 2개, 망치, 니퍼, 양초, 라이터



<실험 과정>
1. 나무판위에 두개의 못을 적당한 간격으로 고정한다.
2. 한쪽 못에 철사를 감아 V자 형태로 고정한다.
3. 다른 한 쪽의 못에는 철사를 고정시킨 높이에 네오디뮴 자석을 붙인다.
4. V자형 철사의 한쪽 끝부분을 가열할 수 있는 위치에 양초를 두고 불을 붙인다.
5. 철사의 반응을 관찰 해 보자.
6. 철사 대신 니크롬선을 V자 형으로 고정해서 철사와 니크롬선의 반응을 비교해 보자.





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<실험 정리>
어떤 물질의 온도가 높아졌을 때 자성이 사라지게 되는 것을 ‘퀴리온도‘라고 한다. 오늘 실험에서는 서로 다른 퀴리온도를 가진 철사와 니크롬선으로 자성이 사라지는 실험을 해보았다. 


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<생각해 보기>

1. 양초에 불을 붙이면 V자형 철사가 좌우로 움직이는 이유는 무엇일까요?
2. 양초의 겉불꽃과 속불꽃으로 철사를 가열하면 어떤 차이점이 있을까요?
3. 지구의 핵에 포함된 철과 니켈은 자성을 띨까요? 띠지 않을까요?



<참고자료>
퀴리온도 [Curie temperature]

퀴리점이라고도 한다. 명칭은 발견자인 프랑스의 물리학자 P.퀴리의 이름에서 딴 것이다. 강자성체(자석이 되는 물질)가 상자성 상태에서 강자성 상태로, 또는 그 반대의 변화를 할 때 그 전이온도를 말한다. 강자성체는 일정한 온도 이상으로 가열하면 자석으로서의 성질을 잃고 상자성체가 된다. 자석의 재료가 되는 물질을 잘 조절하면 이 온도를 어느 정도 변화시킬 수 있다. 이 온도 이상에서는 자발자화를 가지지 않는 데 비해 이보다 낮은 온도에서는 자발자화를 가진다. 이런 의미에서 자기변태점(磁氣變態點)이라고도 한다. 이 온도에서는 일반적으로 큰 비열이 나타나며, 압력과는 거의 관계가 없다. 일반적으로 자철석의 퀴리온도는 575℃, 적철석은 675℃, 순수한 철은 768℃, 니켈은 350℃, 코발트는 1120℃이다.




원자의 열에너지가 자기모멘트의 결합에너지와 일치하는 온도이다. 따라서 이 온도 이상의 온도에서는 자기모멘트가 결합하지 못하여 상자성 성질을 갖게 된다. 일반적인 암석의 퀴리온도는 550℃ 정도인데, 지각으로부터 30∼40㎞의 깊이에서 이 온도에 이른다. 이 성질을 이용하여 자력 탐사 자료로부터 지각 내 깊이를 계산하여 지열 탐사에 이용하기도 한다. 또한 벼에 해충이 많아 이를 박멸할 때 사용할 수 있다. 해충은 65℃가 되어야 죽고 벼는 그 이상으로 가열하면 변질되므로 정확하게 65℃까지만 가열해야 하는데 그 조절이 쉽지 않을 경우, 퀴리온도가 65℃인 강자성체 분말을 벼에 뿌린 다음 거기에 자기장을 가하면, 전자기 유도 현상으로 인해 분말에 전기가 생기고, 전기 저항으로 열이 발생하여 벼의 온도가 점점 올라간다. 65℃가 되면 자성을 잃어 전기가 발생하지 않기 때문에 더 이상 온도가 올라가지 않게 된다.

|글| 동작중학교 김경은 선생님



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