Можно ли намагнитить газ?

Question

Можно ли намагнитить газ?

Владимир Николаевич Мастер (2206), закрыт 14 лет назад

Answer 1

Да, любой парамагнитный газ очень легко можно намагнитить магнитным полем, но только при включенном магнитном поле. Как только внешнее поле выключаете, так намагниченность парамагнитного газа становится снова нулевой, так как соударения молекул газа тут же разрушают магнитный порядок, созданный внешним полем. Время исчезновения намагниченности парамагнитного газа зависит от вязкости этого газа, то есть оно разное для разных газов, разных давлений и температур.
Если газ не парамагнитный, а диамагнитный, то и его также можно намагнитить внешним магнитным полем, но поле нужно очень большое. Дело в том, что когда намагничиваете парамагнитный газ, то магнитные моменты атомов газа просто поворачиваются вдоль внешнего поля. Для этого разворота не нужны большие энергии.
А у диамагнитных молекул газа своих магнитных моментов нет. Но внешнее поле наводит в диамагнетике так называемую наведенную намагниченность, то есть у диамагнитных атомов появляется маленький магнитный момент, связанный с переходом электронов на более высокие уровни, где у них появляется свой орбитальный момент. Для этого нужны очень большие энергии.
Если выключить внешнее магнитное поле, то намагниченность диамагнитного газа исчезает мгновенно, независимо от вязкости газа, без всякой задержки по времени.

Answer 2

Обычный газ, намагнитить, конечно нельзя. При соударениях, атомов или молекул они меняют направление движения, поэтому магнитные моменты, которые несут частицы быстро перепутаются. В итоге общее магнитное поле станет равным нулю. В твердых телах это не так, атомы удерживаются в кристаллической решетке, поэтому не всякие столкновения возможны. Благодаря этому в железе образуются домены атомов, в которых магнитные поля частиц ориентированы в одном направлении. Благодаря этому, железо и другие магнетики могут длительное время сохранять магнитное поле.
Если говорить о газах, то есть несколько исключений. Есть газы, которые можно намагнитить и они сохраняют свое магнитное поле в течении нескольких часов. Речь идет об изотопах инертных газов. Например, гелий или криптон помещают в сильное магнитное поле, в котором ядра атомов (крошечные магниты) ориентируются вдоль магнитного поля. При разморозке получается газ с магнитными свойствами. Подобные газы делают не забавы ради, а для медицинской диагностики. Гелий и криптон химически нейтральны, поэтому их можно безопасно вдыхать. При помощи определенной аппаратуры можно наблюдать движение магнитного газа в легких и крови, поскольку криптон растворяется в крови.
Суть я думаю понятна. Обычные газы намагнитить невозможно, но есть полезные на практике исключения.