A pozitív magnetokalorikus hatás
A mágnes hőmérsékletének növelése adiabatikus mágnesezés során
A magnetokalorikus hatás egy mágneses anyag (mágnes) hőmérsékletének változása az adiabatikus mágnesezés (demagnetizáció) során. A adiabatikus körülmények mágnes nem elnyelik a hőt, és nem ad (d Q = 0), így az entrópia S a mágnes nem változik. DS = dQ / T = 0. magyarázatában magnetokalorikus hatása alatt termodinamikai entrópia minősül a hőmérséklet függvényében T. P nyomás és az intenzitás H a külső mágneses mező, S = S (T, p, H), ahol az adiabatikus körülmények:
Állandó nyomáson (p = const), dp = 0. A mennyiségek végleges változásairól szóló bejegyzésben:
Az (1) kapcsolat lehetővé teszi számunkra, hogy megtaláljuk a D T függését a DH-ról. Ha feltárjuk a részleges származékok értékét. A származék (dS / dT) p, H = Cp, H / T. ahol Cp, H a mágnes hőteljesítménye. A p, H származék (dS / dT) transzformálható a mágnes belső energiájának részleges származékainak viszonossági viszonya alapján: ahol M a mágnesezés. Így:
Mivel Cp, H / T> 0, a mágnes hőmérsékletváltozása hűtést (D T <0) или нагрев ( D Т>0) függ a származék jeleitől és a külső mágneses mező változásától (D H> 0 a mágnesezés, D H <0 - размагничивание). Наиболее хорошо изучен магнитокалорический эффект, связанный с увеличением (уменьшением) числа одинаково ориентированных атомных магнитных моментов (спиновых или орбитальных) вещества при включении (выключении) магнитного поля. Магнитокалорический эффект такого типа наблюдается в парамагнетиках. а также в ферромагнетиках при истинном намагничивании (парапроцессе), когда магнитное поле выстраивает по направлению Н те атомные магнитные моменты, которые оставались еще не повернутыми вследствие дезориентирующего действия теплового движения. В указанных случаях (парамагнетик, классический ферромагнетик - Fe, Co, Ni и их сплавы) <0, так что D Т>0, amikor a mező be van kapcsolva, és D T <0 при его выключении ( D Н <0). Особенно больших значений магнитокалорический эффект парапроцесса достигает вблизи Кюри точки. где намагниченность М резко уменьшается при нагревании магнетика (производная )- очень велика).
Ferromágnesekben nem csak a pozitív, hanem a negatív magnetokalorikus hatás is megfigyelhető az előkezelésben. A legtöbb egyszerűen magnetokalorikus hatás lehet értelmezni ferromagneticheskih vegyületek a ritka földfémek vassal, ahol szerinti neutron diffrakciós, magmágneses szerkezet kialakítható két sublattices. a vas-szublaktor és a ritkaföldfém-ionok részlattikája. Ezen részrácsok mágneses pillanatai párhuzamosak. A mágneses kompenzáció T c hőmérsékletén a vasalátét M 1 mágnesezete megegyezik a ritkaföldfémek szublaktájának M2 mágnesezésével. A T-ben Az ilyen vegyületekben megfigyelt magnetokalorikus hatást mind a vas-szublaktika (DT1), mind a ritkaföldfémek (DT 2) szublaktikája járul hozzá. A T-ben T> T cr esetén a vas podzherchetz M1 mágnesezõje a mezõ mentén van irányítva, és a ritkaföldfém szublattika M2 mágnesezõje ellentétes a mezõvel. Itt a térerő növekedése a vasalátét mágneses rendezéséhez és a ritkaföldfém szublaktika diszordálásához vezet, amelynek eredményeként D T 1> 0 és D T 2 <0. Суммарный магнитокалорический эффект при Т> T cr negatív eredményt kap (közel T k), mivel | D T 2 |> | D T 1 |. A ferromagneticheskih, ferrimagneticheskih és antiferromagnetically kristályok is léteznek magnitolkalorichesky hatása miatt változás mágneses anizotrópia energia a forgás következtében a mágnesezettség vektor képest a krisztallográfiai tengely, valamint a változások miatt a mágneses anizotrópia konstansok alapján az alkalmazott mágneses mező. A doménfalak elmozdulásának köszönhetően a magnetokalorikus hatás jelentősen kisebb. Amikor a mágneses fázisátalakulások által indukált változások a mágneses mező (például, antiferromagnetism), és a magnetokalorikus hatás lép fel annak a ténynek köszönhető, hogy a mágneses entrópiája különböző fázisok nem egyenlő egymással. A paramágetektorok adiabatikus demagnetizációjának során a magnetokalorikus hatást a rendkívül alacsony hőmérsékletek elérésére használják. Alacsony hőmérsékleten C P, H T. Ezért a mágneses hűtés módszere különösen hatékony, ha a kezdeti hőmérséklet már elég alacsony. A beindítás ideje (log t o -3-től 0-ig); A létezés időtartama (log tc -2 és 3 között); A lebomlás ideje (log td -3-től 0-ig); Az optimális fejlődés ideje (log t k 0-2). A hatás technikai végrehajtása A hatás technikai megvalósítása A hatás az 1. ábrán látható. 1. A magnetokalorikus hatás megfigyelése Ha rövid mágneses mező-impulzust alkalmazunk, a minta hőmérsékletét egy könnyű (nem inerciális) érintkezési hőmérséklet-érzékelő vezérli. A hőmérséklet emelkedése impulzus, amely eltűnik a mágneses térimpulzus vége után. A hatás az ultra-alacsony hőmérsékletek elérésére szolgál (lásd a tartalmi részt). Természettudományok szakasza:
Kapcsolódó cikkek