由于原子核携带电荷，当原子核自旋时，会由自旋产生一个磁矩，这一磁矩的方向与原子核的自旋方向相同，大小与原子核的自旋角动量成正比。核磁子，常用作核磁矩的单位。

在外磁场中，原子核的自旋角动量是空间量子化的以外磁场B的方向为Z轴的正向，则核自旋角动量的空间量子化表示为

式中M是核自旋量子数，对于具有自旋量子数为I的核，M的取值为-I,-I+1，...，I，共有2I+1个值。对于不同的核，I可能为整数或半整数或零。核自旋空间的取向可表示为

式中 ，称为核磁子，常用作核磁矩的单位。

同时有 ，因此g因子与磁旋比的关系为

g因子也是一种磁旋比。

一般热力学系统，如大气、水、土地以及物理和化学反应系统，一般只研究在温度和压力场下的变化。实际上，存在电场、磁场或表面力场的系统，也不少见。当处于远离地球的外空，要研究重力场的影响。研究电场和磁场下的热力学系统不仅有学科意义而且有重要实际应用。例如，热电效应与电场下的热力学有关，磁铁矿对气温的影响与磁场下的热力学有关，可用统计力学计算核磁矩的磁性热力学函数，用磁场下的热力学研究材料相变及输运性质。实际上，磁化学和磁性材料等都与磁场下的热力学有联系。磁场下的热力学是一个经典学科，但是也存在问题。对于单组分单相不发生化学变化的系统，任意指定两个独立强度性质，即两个自由度，所有强度性质都随之而确定。如果存在磁场，则应有三个独立强度性质。然而，不少文献仍只选两个独立强度性质。例如，只选温度和磁场两个独立强度变数而加以证明，这是不正确的。对于单组分单相不发生化学变化的系统，一般自由度为2。如要考虑磁场，则自由度为3，只选温度和磁场强度两个独立强度变数，则是不正确的。磁场下单组分单相不发生化学变化的系统，应当指定三个强度性质，即温度、压强和磁场强度，而其它所有强度性质都随之而确定。

基于温度，压力和磁场三个独立强度性质，合理地导出磁场下平衡过程的热力学的基本方程组。

对磁性核17O，33S，77Se磁极化和磁性热力学函数的计算，结果表明，在磁场作用下，温度增加，则磁极化减小，磁极化能降低，焓函数和熵函数增大，吉氏函数减小，这与磁场下平衡过程的热力学的基本特点相符合。而当磁场增加时，磁极化增大，磁极化能增加。相比之下，77Se的核磁效应最大，这说明77Se的核磁化有一定意义。