- Ngoài điện trở và trở kháng điện, điện dung và điện cảm cũng là tính chất
điện quan trọng của thực phẩm.
- Công suất điện (điện dung) của vật liệu phụ thuộc vào độ thấm của nó, đó là hệ quả của sự phân cực điện của vật liệu.
CHƯƠNG 9 TÍNH CHẤT TỪ 9.1 VẬT LIỆU
9.1.1 Tính thuận từ
- Tính thuận từ xảy ra trong vật liệu có:
✓ Momen động lượng nguyên tử
✓ Chứa electron khơng ghép đơi → Ngun tử có moment từ.
- Các nguyên lý thuận từ:
✓ Thuận từ Langevin (Phổ biến, VD: Nhôm → moment từ vĩnh cửu). ✓ Thuận từ Pauli (gây bởi sự kích thích các điện tử trong kim loại).
✓ Thuận từ Van-Vleck gây bởi nguyên tử ra khỏi mức năng lượng bình thường của nó.
- Đặc điểm: VL đưa vào từ trường, nguyên tử phân cực sẽ tự định hướng để
sắp xếp thành hàng theo chiều phân cực của từ trường. Vì thế, cường độ của từ trường (từ thông) được khuếch đại bởi hướng sắp xếp này. Nó được gọi là sự khuếch đại từ trường trong vật liệu.
- Hiệu ứng Curie: trong vật liệu thuận từ, khả năng tự định hướng để đáp lại
từ trường bên ngoài sẽ bị giảm khi tăng nhiệt độ, nhiệt độ tăng đến mức nào đó nguyên tử khơng đáp lại từ trường và tính thuận từ mất. Nhiệt độ tới hạn khi mà từ tính mất được xem là nhiệt độ Curie.
9.1.2 Tính sắt từ.
Nguyên liệu sắt từ như sắt chứa vùng vi mô bên trong, vùng này chứa nguyên nguyên tử phân cực có các sắp xếp theo một hướng cố định. Vùng này được gọi là vùng Weiss. Tuy nhiên, mỗi vùng Weiss có thể có tất các các nguyên tử của nó được định hướng theo hướng khác với các vùng khác sao cho hướng định hướng được phân bố ngẫu nhiên giữa tất cả các vùng Weiss trong vật liệu sắt từ. Khi đặt vật liệu vào trong từ trường, vùng Weiss với những nguyên tử đã được định hướng sẽ trở nên thẳng hàng với chiều phân cực của từ trường sẽ tăng về kích thước trong khi các vùng khác sẽ giảm dần và cuối cùng biến mất.
Vật liệu sắt từ phân cực từ rất mạnh để đáp lại từ trường bên ngoài và phân cực mạnh hơn nhiều so với vật liệu thuận từ. Điều này được gọi là tính sắt từ.
Cũng như vật liệu thuận từ, khả năng sắt từ này phát triển cực từ mạnh mẽ để đáp lại từ trường bên ngoài sẽ giảm nếu tăng nhiệt độ cho đến khi nhiệt độ tới hạn đạt được và từ tính bị mất.
9.1.3 Tính nghịch từ
- Vật liệu nghịch từ tạo thành từ các nguyên tử:
✓ Có electron spin ghép đơi ✓ Khơng có momen động lượng.
➔ Không phân từ và không chịu tác dụng khi đặt trong từ trường.
Bình thường, momen từ của electron spin khơng ghép đơi thì song song với nhau. Nhưng có một vài vật liệu chỉ ra hướng phản song song. Khi điều đó xảy ra, những momen từ tính ngược nhau này bù trừ cho nhau và triệt tiêu lẫn nhau để khơng có sự phân cực từ phát triển. Trong trường hợp này, vật liệu được xem như là
nghịch từ. Điều này được gọi là phản sắt từ. Hầu hết sắt oxit, magan oxit có trạng thái này.
- Nhiệt độ Neel là ở nhiệt độ đó trạng thái phản sắt từ biến mất và chuyển
thành trạng thái thuận từ.
- Vật liệu Ferri và trạng thái Ferri: Khi vật liệu có các spin sắp xếp phản
song song nhưng các spin có độ lớn khác nhau dẫn đến từ độ khác 0.
9.2 ĐỘ TỪ CẢM
𝐵⃗ = 𝜇. 𝜇0 . 𝐻⃗⃗
Trong đó: B – mật độ từ thơng hay cịn gọi là cảm ứng từ, V.s.m-2. H – cường độ từ trường, A.m-1
𝜇0 - hằng số từ 𝜇 – độ từ thẩm
J – độ từ hóa, V.s.m-2.
Mật độ từ thông của từ trường trong không gian phụ thuộc vào bản chất vật liệu chiếm không gian, và sẽ là tối thiểu khi khơng có vật chất (trong chân khơng).
𝜇 = 𝐵 𝐵0
Do đó, độ từ thẩm đặc trung cho khả năng thấm của từ trường vào vật liệu. Trong chân không, độ từ thẩm là 1.
Độ từ hóa J là sự chêch lệch mật độ từ trường của vật liệu B và mật độ từ trường chân không B0.
J = ∆𝐵 = 𝐵 − B0
= 𝜇. 𝜇0 . 𝐻 − 𝜇0 . 𝐻
Với 𝜒 = 𝜇 − 1 Và J= χ. 𝜇0 . 𝐻
𝜒 là độ cảm từ, đo lường cho độ từ hóa của vật liệu và khả năng thấm của từ trường vào vật liệu.
9.3 SỰ CỘNG HƯỞNG TỪ
Kỹ thuật quang phổ dựa trên suy đoán các trạng thái khác nhau của momen từ được gọi là kỹ thuật cộng hưởng từ. Cộng hưởng từ hạt nhân ký hiệu là NMR. Tần số cộng hưởng phụ thuộc hầu hết vào momen từ.
h.f = 2. 𝜇. B
Công nghệ NMR được dùng để đo lường tần số cộng hưởng (tần số hấp thụ) của hạt nhân nguyên tử. Sự đo lường nay cho ta thông tin về nguyên tử, trạng thái liên kết của nguyên tử kế cận.
CHƯƠNG 10 TÍNH CHẤT ĐIỆN TỪ
CHƯƠNG 11 TÍNH CHẤT QUANG HỌC
Giảm tải :vv
CHƯƠNG 12 TÍNH CHẤT ÂM HỌC
(Giảm tải :vvv)
Tính chất âm học là đặc tính chi phối cách vật liệu phản ứng với sóng âm (âm thanh) (Acoustical properties are those that govern how materials respond to sound waves, which are what we perceive as sound)
Hạ âm: 0–16 Hz
Âm nghe được:16 Hz – 16 kHz Siêu âm: 20 kHz – 10 GHz Hyper sound: 109 –1012 Hz
12.1 SÓNG ÂM
- Sóng âm được truyền qua 1 mơi trường vật chất dưới dạng sóng dọc cơ học. - Tất cả các vật chất có khả năng truyền sóng âm nếu chúng có bất kì mức độ đàn hồi nào. Do đó, âm thanh có thể được truyền qua các chất khí, chất lỏng và chất rắn.
- Sóng âm có thể được tạo ra bởi 1 nhiễu cơ học: sự nhiễu -> rung động khơng khí -> màng nhĩ rung lên -> nghe được. Do đó âm thanh khơng tồn tại trong chân
12.1.1 Tốc độ âm thanh
- Tốc độ của âm thanh phụ thuộc vào độ liên kết hoặc cường độ liên kết giữa
các phân tử hoặc nguyên tử dao động trong môi trường vật chất mà qua đó sóng âm đang được truyền đi. (Rắn>lỏng>khí)
- Tốc độ âm thanh trong khơng khí phụ thuộc vào mật độ của nó, do đó sẽ phụ
thuộc vào nhiệt độ và áp suất, cũng như độ ẩm. (nhiệt tăng -> v tăng; ẩm tăng -> v tăng; p tăng -> v tăng)
- Tính năng của âm thanh:
✓ Năng lượng âm thanh: là dịng năng lượng được truyền từ nguồn phát sóng
âm. (bảng 12.4)
✓ Vận tốc hạt: là vận tốc của mỗi phân tử hoặc nguyên tử khi nó dao động
qua lại trong sóng di chuyển. Khác với tốc độ của âm thanh hoặc tốc độ sóng.
✓ Mức độ âm thanh tương đối: định lượng bằng cách lấy logarit tỷ lệ của 1 lượng âm thanh nhất định với đại lượng tham chiếu. (đại lượng tối thiểu mà tai người có thể cảm nhận được -> decibel (dB))
✓ Cường độ âm thanh tương đối: là thước đo mức công suất âm thanh trên
một đơn vị diện tích và có thể được biểu thị bằng thương số của công suất âm thanh dP được truyền qua một vùng tăng dA, vng góc với hướng của dòng năng lượng P.
I = dP/dA
✓ Áp suất âm thanh, định lượng biên độ của dao động áp suất, Pa.
✓ Tốc độ của tín hiệu áp suất:
12.1.2 Độ lớn và âm lượng
- Độ lớn là sự kết hợp giữa biên độ (áp suất âm thanh) và tần số sóng âm.
- Độ lớn tương đối: LS = 20 · lg (p/p0) (phon)
- Sự nhiễu âm: âm thanh nhận được chứa một phần âm ở khoảng tần số liên
tục nhất định
- Đường cong trọng số A được sử dụng để đo sự nhiễu môi trường và công nghiệp, đường cong B và C cho âm thanh to hơn và đường cong D để đánh giá độ nhiễu của máy bay lớn.
12.2 SIÊU ÂM
- Tần số cao 20 kHz – 10 GHz, không thể nghe bởi tai người,
- Siêu âm cho thấy các hiện tượng như khúc xạ, nhiễu xạ và phản xạ, giống như
các tia sáng.
- Ứng dụng: phân tán, nhũ hóa, làm sạch, khử khí, kiểm sốt trùng hợp, khoan, gọt, cắt, hàn, kiểm tra vật liệu, chẩn đoán y khoa,…
- Ứng dụng công nghiệp: Bộ dao động điện dựa trên hiệu ứng áp điện nghịch đảo - từ tính
- Phần lớn ứng dụng do phân tử đạt gia tốc lớn trong trường siêu âm (103 - 106g)
- Sóng siêu âm ngắn nhất nằm trong cùng phạm vi với sóng điện từ nhìn thấy