Изменение энтропии при индуцированном магнитным полем фазовом переходе первого рода в негейзенберговском изотропном ферромагнетике

Abstract

Проведено описание индуцированного магнитным полем фазового перехода первого рода в изотропном негейзенберговском ферромагнетике с обменным взаимодействием четвертого порядка по спину при температурах выше точки Кюри. Проанализировано полевое поведение намагниченности, определены температурные зависимости критических полей устойчивости парамагнитной и ферромагнитной фаз, а также критического поля фазового перехода между ними. Показано, что этот фазовый переход I рода с конечной величиной скачка намагниченности может осуществляться в малых магнитных полях. По-строена H–T фазовая диаграмма. Установлено, что величина скачка энтропии при индуцированном магнитным полем фазовом переходе из парамагнитной фазы в ферромагнитную может более чем на порядок превосходить изменение энтропии изотропного гейзенберговского ферромагнетика при намагничивании его в точке Кюри. Показано, что разложение модельной свободной энергии до 6-ой степени по намагниченности лишь качественно описывает поведение энтропии при фазовом переходе между парамагнитной и ферромагнитной фазами.

Проведено опис індукованого магнітним полем фазового переходу першого роду в ізотропному негейзенбергівському феромагнетику з обмінною взаємодією четвертого порядку по спіну при температурах вище точки Кюрі. Проаналізовано польову поведінку намагніченості, визначено температурні залежності критичних полів стійкості парамагнітної та феромагнітної фаз, а також критичного поля фазового переходу між ними. Показано, що цей фазовий перехід I роду з кінцевою величиною стрибка намагніченості може здійснюватися в малих магнітних полях. Побудовано H–T фазову діаграму. Отримано, що величина стрибка ентропії при індукованому магнітним полем фазовому переході з парамагнітної фази в феромагнітну може більше ніж на порядок перевершувати зміну ентропії ізотропного гейзенбергівського феромагнетику при намагнічуванні його у точці Кюрі. Показано, що розклад модельної вільної енергії до 6-го ступеня по намагніченості лише якісно описує поведінку ентропії при фазовому переході між парамагнітною та феромагнітною фазами.

A magnetic field-induced 1st-order phase transition in an isotropic non-Heisenberg ferromagnet with a fourth-order exchange interaction in spin at temperatures above the Curie point is described. The field behavior of the magnetization is analyzed, the tempera ture dependences of the critical fields of the stability of the paramagnetic and ferromagnetic phases, as well as the critical field of the phase transition between them, are determined. It is shown that this 1st-order phase transition with a finite magnitude of the magnetization jump can occur in small magnetic fields. An H–T phase diagram is obtained. It is found that the magnitude of the entropy jump under the magnetic field-induced phase transition from the paramagnetic phase to the ferromagnetic one can exceed by more than an order of magnitude the entropy change of an isotropic Heisenberg ferromagnet when it is magnetized at the Curie point. It is shown that the expansion of the model free energy up to the 6th power in terms of magnetization can only qualitatively describe the entropy behavior in the phase transition between the paramagnetic and ferromagnetic phases