Гуи баланс - Gouy balance

Принципиальная схема весов Гуи

В Гуи баланс, изобретенный Луи Жорж Гуи, прибор для измерения магнитная восприимчивость образца.

Фон

Помимо широкого круга интересов в области оптики, броуновского движения и экспериментальной физики, Гуи также сильно увлекался феноменом магнетизма. Гуи вывел математическое выражение, показывающее, что сила пропорциональна восприимчивость к объему для взаимодействия материала в униформе магнитное поле в 1889 году. Исходя из этого вывода, Гуи предположил, что измерения баланса, проведенные для трубок из материала, подвешенного в магнитном поле, могут оценить его выражение для объемной восприимчивости. Хотя Гуи никогда не проверял это научное предположение, этот простой и недорогой метод стал основой для измерения магнитной восприимчивости и разработкой весов Гуи.[1]

Процедура

Весы Гуи измеряют кажущееся изменение массы образца, когда он отталкивается или притягивается областью высокого магнитное поле между полюсами.[2] Некоторые коммерчески доступные весы имеют порт для этого приложения. При использовании длинный цилиндрический образец, подлежащий испытанию, подвешивается к баланс, частично входящие между полюсами магнит. Образец может быть в твердой или жидкой форме и часто помещается в цилиндрический контейнер, такой как пробирка. Твердые соединения обычно измельчают в мелкий порошок, чтобы обеспечить однородность образца.[3] Образец подвешивается между магнитными полюсами через прикрепленную нить или шнур.[2] Процедура эксперимента требует проведения двух отдельных измерений. Начальное считывание весов выполняется на интересующем образце без магнитного поля (m а). Последующие показания весов снимаются с приложенным магнитным полем (мб). Разница между этими двумя показаниями связана с магнитной силой, действующей на образец (мб - ма).[2]

Концепция

Кажущееся изменение массы по двум показаниям весов является результатом действия магнитной силы на образец. Магнитная сила применяется поперек градиента сильного и слабого магнитного поля. Образец с парамагнитный соединение будет притягиваться к магнитному полю и обеспечивать положительную разницу в кажущейся массе mб - ма. Диамагнитный соединения могут либо не демонстрировать видимого изменения веса, либо иметь отрицательное изменение, так как образец слегка отталкивается приложенным магнитным полем.[4] В случае парамагнитного образца магнитная индукция сильнее приложенного поля, и магнитная восприимчивость положительна. Диамагнитный образец имеет магнитную индукцию, намного меньшую, чем приложенное поле, и соответствующую отрицательную магнитную восприимчивость.[5] Следующее математическое уравнение связывает видимое изменение массы с объемной восприимчивостью образца:

[3]

  • мб - ма = кажущаяся разница в массе
  • g = гравитационное ускорение
  • K1 = объемная восприимчивость среды, обычно воздуха, незначительной величины
  • K2 = восприимчивость к объему образца
  • H = приложенное магнитное поле
  • A = площадь пробирки

Инструмент

В практическом устройстве весь блок весов и магнита заключен в стеклянную коробку, чтобы на измерение веса не влияли потоки воздуха. Образец также можно заключить в термостат для проведения измерений при разных температурах.[6] Поскольку для них требуется большой и мощный электромагнит, весы Гуи представляют собой стационарный инструмент, постоянно установленный на столе.[2] Устройство часто размещают на мраморном балансировочном столе в непроветриваемом помещении, чтобы свести к минимуму вибрации и помехи от окружающей среды.[5] Стационарный магнит на весах Гуи часто бывает электромагнит подключен к источнику питания, поскольку для процедуры требуются записи баланса с приложенным магнитным полем и без него.

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ Андреа Селла, "Gouy’s Tube", Королевское химическое общество, 2010
  2. ^ а б c d Сондерсон, А. (1968). «Весы с постоянным магнитом». Физическое образование. 3 (5): 272–273. Bibcode:1968PhyEd ... 3..272S. Дои:10.1088/0031-9120/3/5/007.
  3. ^ а б Брубахер, Л .; Стаффорд, Ф. (1962). «Магнитная восприимчивость: лабораторный эксперимент по физической химии». Журнал химического образования. 39 (11): 574. Bibcode:1962JChEd..39..574B. Дои:10.1021 / ed039p574.
  4. ^ Нил Хольценкэмпфер, Джесси Гайп «Магнитные свойства координационных комплексов», UCDavis ChemWiki
  5. ^ а б Liang, S.H .; Harrison, B.H .; Паготто, Дж. (1987). Определение концентрации пропитки на древесном угле типа ASC (Отчет). Учреждение оборонных исследований Оттава.
  6. ^ Эрншоу, Алан (1968). Введение в магнитохимию. Академическая пресса.п. 89