Värmer man järn blir det järngas

Genom historien besitter grundämnet järn haft ett extremt nödvändig sektion inom mänsklighetens tekniska tillväxt. Järn är detta grundämne vilket tillsammans inom ett legering tillsammans med kol är basen för stål vilket är en från våra viktigaste konstruktionsmaterial inom byggnader, fordon samt infrastruktur.

Järn är också detta maximalt välbekanta magnetiska materialet samt detta tros utgöra den största delen från jordens innersta kärna. från dessa skäl är järn en från dem maximalt studerade grundämnena inom materialvetenskapen, dock alltjämt besitter detta saknats enstaka fullständig förståelse för metallens komplicerade egenskaper.

Komplexiteten samt svårigheten för att förstå järn besitter sitt ursprung inom samspelet mellan dess magnetiska attribut samt dem skakningar hos atomerna vilket enstaka hög temperatur ständigt ger upphov mot.

Järnbrist kan leda till allvarliga hälsoproblem, inklusive anemi

Tidigare fysikaliska modeller samt beräkningar äger därför ofta antingen fokuserat på magnetismen, alternativt på atomvibrationerna, alternativt atomernas kristallstruktur för sig självt. Sådana modeller besitter kunnat förklara vissa attribut, vilket ferromagnetismen, för att järnobjekt är kapabel producera en magnetiskt fällt runt sig.

Dock så misslyckas sådana modeller tillsammans med för att förutsäga attribut för nya järnmaterial nära deras tänkta användningstemperaturer.

En schematisk bild från hur järnatomerna (blå cirklar) inom kristallen skakar samtidigt liksom deras magnetiska fällt (gröna pilar) varierar inom riktning samt längd nära hög temperatur.

inom figuren mot höger framträda ett bild över hur en magnetiskt ämne liksom järn förmå beskrivas inom sin innersta struktur. atomerna, blå cirklar, skakar ständigt samt ju högre temperatur, desto större blir svängningarna. Elektronerna runt varenda atom skapar tillsammans dess magnetiska fält, enstaka grön pil inom illustrationen.

På en liknande sätt likt atomerna skakar så fluktuerar detta magnetiska fältet, detta ändrar riktning samt detta varierar inom styrka.

Vid lägre temperaturer är järnet trögt och kan spricka

Ju högre temperatur desto starkare fluktuationer.

Detta är fenomen såsom både påverkar stålets styrka samt jordens magnetfält.

Höga temperaturer

Vid ett tillräckligt hög temperatur, för järn är den °C, är atomernas magnetiska fält helt oordnade, dem motverkar varandra, samt magneten tappar förmågan för att attrahera andra magnetiska ämne.

inom verkligheten äger samtliga metaller också defekter inom sin struktur. Vissa från dessa defekter är avgörande för vilken styrka metallen besitter samt dess förmåga för att stå emot deformation. för att förklara defekterna samt samtidigt ta hänsyn mot magnetismen nära rumstemperatur alternativt högre äger varit omöjligt.

Forskargruppen Teori för oordnade ämne på Teoretisk fysik-avdelningen nära Linköpings högskola ägnar sig åt dessa svåra frågor. Gruppen liksom idag består från tio vetenskapsman samt leds från Björn Alling publicerar idag genombrott på området inom två vetenskapliga föremål eller textstycken samt inom två examensarbeten från studenter såsom arbetat inom gruppen.

inom den första studien besitter doktoranden Davide Gambino, tillsammans tillsammans med Björn Alling samt dem tre civilingenjörsstudenterna Marian Arale Brännvall, Amanda Ehn samt Ylva Hedström demonstrerat hur magnetismen inom järn beneath dem extrema förhållandena såsom finns inuti jordens kärna kunna beräknas.

detta handlar ifall temperaturer på ca grader C samt tryck över 3 miljoner atmosfärer.

Det är viktigt att vara medveten om ditt järnintag och konsultera en läkare om du misstänker järnbrist

För för att förstå detta krävs för att såväl atomernas rörelser vilket magnetiska fälts oordning tas inom beaktande. Gruppen upptäckte för att även inom flytande järn, liksom dominerar inom jordens yttre kärna, så finns dem oordnade magnetiska fälten kvar runt järnatomerna. detta är något likt ännu ej varit känt samt detta måste för tillfället tas inom beaktande när vetenskapsman försöker klarlägga ursprunget mot, samt framtiden för, jordens globala magnetfält. 

Felordnade atomer

I ett parallell undersökning besitter gruppen undersökt hur magnetismens oordning påverkar järnets mekaniska styrka.

Detta görs via studier från en kristallfenomen såsom heter dislokation, ett typ från felordning från atomerna inne inom kristallen. Dessa rader från felordnade atomer är nyckeln mot för att förstå hur varenda metaller böjs när dem utsätts för stora krafter.

Study with Quizlet and memorize flashcards containing terms like Ge exempel pà nagra egenskaper, som man kan undersöka

detta äger hittills ej varit möjligt för att beräkna vad vilket händer tillsammans med dislokationerna när magnetismen blir oordnad nära hög temperatur, dock idag är frågan löst från Luis Casillas-Trujillo tillsammans tillsammans andra gruppmedlemmar samt enstaka internationell samarbetspartner inom Paris. Detta genombrott möjliggör beräkningar från mekaniska attribut, stålets sedvänja styrka liksom ämne, ända upp mot dem temperaturer då metallen glöder från värme.

Dessa konsekvens besitter idag blivit publicerade inom två föremål eller textstycken inom den välrenommerade tidskriften Physical Review B samt delar äger presenterats från studenterna inom examensarbeten.

– Vi kommer för tillfället använda dessa nya beräkningsmetoder för för att förklara magnetiska mysterier inom andra kemiska föreningar samt för för att designa nya stål direkt inom superdatorerna, säger Björn Alling.

Referenser mot artiklarna:
[1] D. Gambino, M. Arale Brännvall, A. Ehn, Y. Hedström, and B. Alling,
“Longitudinal spin fluctuations in bcc and liquid Fe at high temperature and pressure calculated with a supercell approach”,
Physical Review B , ()
[2] L. Casillas-Trujillo, D. Gambino, L. Ventelon, and B. Alling,
“Screw dislocation core structure in the paramagnetic state of bcc iron from first-principles calculations”,
Physical Review B, , ()
[3] mästare Diploma work bygd Marian Arale Brännvall,
”Accelerating longitudinal spin fluctuation theory for iron at high temperature using a machine learning method”
Linköpings högskola ()
[4] mästare Diploma work bygd Amanda Ehn,
”A theoretical study of longitudinal and transverse spin fluctuations in disordered Fe64Ni36 alloys ”
Linköpings högskola ()