🥺 Интересный эксперимент с жидким кислородом. На видео видно, что кислородом застревает в магните. Дело в том, что кислород — это парамагнетик. Это ключевое отличие от подавляющего большинства других газов и жидкостей, которые являются диамагнетиками. Молекула кислорода O₂ уникальна. Согласно теории, на её внешних орбиталях находятся два неспаренных электрона. У этих электронов есть магнитный момент (спин) и эти моменты не скомпенсированы парой, как в большинстве других молекул. В отсутствии внешнего поля эти спиновые магнитные моменты ориентированы хаотично, а суммарная намагниченность равна нулю. Но если включить сильное внешнее магнитное поля, то микроскопические моменты (спины) стремятся выстроиться вдоль поля.

В физике действует важный принцип: система стремится в состояние с минимальной энергией. Допустим, энергия магнитного диполя в магнитном поле описывается формулой W = − (μ⋅B). Когда спины выстраиваются «по полю», их энергия становится минимально возможной (самое отрицательное значение). Возникает сила, которая втягивает парамагнетик в область, где магнитное поле сильнее (градиент поля). Жидкий кислород буквально притягивается к магниту. Получается что жидкий кислород удерживается в области самого сильного поля, преодолевая гравитацию.

Сравним это с водой. Вода — диамагнетик. У всех электронов H₂O cпаренные спины. Внешнее магнитное поле индуцирует в ней слабое магнитное поле, направленное против внешнего. В результате энергия взаимодействия становится положительной W = + (μ⋅B), и возникает слабая сила, выталкивающая вещество из области сильного поля. Этот эффект в тысячи раз слабее, чем притяжение парамагнетика. Чтобы заставить воду «левитировать» даже в очень сильном поле, нужны огромные поля, и то она примет форму шара, но не «прилипнет». Но такой опыт тоже есть [левитация лягушки в магнитном поле соленоида].

На видео также слышен звук шипения. Температура кипения жидкого кислорода  -183 °C. Когда его льют сверху на магнит, то он прилипает в зазор в виде мостика и начинает бурное кипение. Магнитное поле влияет на динамику пузырьков. Жидкий кислород — это одна из немногих легкодоступных жидкостей, которая сильно притягивается к магниту, как железные опилки. Именно это притяжение к области с максимальной напряженностью поля и создает эффект «застревания». #physics #science #физика #гидродинамика #магнетизм #химия #электродинамика #опыты #эксперименты

🐸 Живая лягушка левитирует в магнитном поле ~16 Тесла

🧲 Электромагнит Биттера или соленоид Биттера

💡 Physics.Math.Code // @physics_lib