O creștere a temperaturii unui magnet în timpul magnetizării sale adiabatice
Efectul magnetocaloric este o modificare a temperaturii unei substanțe magnetice (magnet) în timpul magnetizării sale adiabatice (demagnetizare). În condițiile adiabaticității, magnetul nu absoarbe sau emite căldură (dQ = 0), astfel încât entropia S a magnetului nu se schimbă. dS = dQ / T = 0. Pentru a explica efectul magnetocaloric sub entropia termodinamica este considerată ca funcție a presiunii de temperatură T. p și H intensitatea câmpului magnetic exterior, S = S (T, p, H), în cazul în care, în condițiile adiabatic:
La presiune constantă (p = const), dp = 0. În rubrica pentru modificările finale ale cantităților:
Relația (1) ne permite să găsim dependența lui D T de D H. Dacă descoperim valoarea derivatelor parțiale care intră în el. Derivatul (dS / dT) p, H = C p, H / T, unde C p, H este capacitatea de căldură a magnetului. Derivatul (dS / dT) p, H poate fi transformat pe baza relației de reciprocitate a derivaților parțiali ai energiei interne a magnetului, unde M este magnetizarea. În acest fel:
Din moment ce Cp, H / T> 0, schimbarea temperaturii magnetului se răcește (DT <0) или нагрев ( D Т>0) depinde de semnul derivatului și de variația câmpului magnetic extern (D H> 0 este magnetizarea, 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 când câmpul este pornit și DT <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).
În feromagneți, în paraproces se observă nu numai efectul magnetocaloric pozitiv, dar și negativ. Cel mai simplu efect magnetocaloric pot fi interpretate în compuși ferromagneticheskih ai metalelor de pământuri rare, cu fier, unde, conform difracția neutronilor, structura magnetică nucleară poate fi compus din două sublattices. sublatatea de fier și sublatatea ionilor de pământuri rare. Momentele magnetice ale acestor sublaturi sunt antiparalerale. La o temperatură de compensare magnetică Tc, magnetizarea M1 a sublatului de fier este egală cu magnetizarea M2 a sublaturii ionilor de pământuri rare. La T Efectul magnetocaloric observate la acești compuși, contribuie, de asemenea, atât sublatice de fier (D T 1) și o sublatice a ionilor de pământuri rare (D T2). La T Când T> T cr câmpului direcționat magnetizare M 1 podzhreshetki fier și împotriva câmpului - magnetizarea M 2 sublatice pământuri rare. Aici, creșterea câmpului magnetic duce la fier de comanda sublatice și pământuri rare sublatice dereglare, prin care D T 1> 0 și D 2 T <0. Суммарный магнитокалорический эффект при Т> T cr este obținut negativ (lângă T k), deoarece | D T 2 | D T 1 |. In ferromagneticheskih, ferrimagneticheskih și antiferomagnetic cristale există, de asemenea, efect magnitolkalorichesky datorită unei schimbări în energie anizotropie magnetică datorită rotației vectorului magnetizare în raport cu axele cristalografice, precum și datorită modificărilor constante anizotropiei magnetice sub câmpul magnetic aplicat. Efectul magnetocaloric datorită deplasării pereților domeniului este substanțial valoarea mensche. Când tranziții de fază magnetice induse de schimbările în câmpul magnetic (de exemplu, antiferomagnetismul) și efectul magnetocaloric se produce datorită faptului că entropia magnetică a diferitelor faze nu sunt egale între ele. Efectul magnetocaloric în timpul demagnetizării adiabatice a paramagneților este utilizat pentru a obține temperaturi ultra-joase. La temperaturi scăzute, C P, H T. 3. Prin urmare, metoda de răcire magnetică este deosebit de eficientă dacă temperatura inițială este deja suficient de scăzută. Timp de inițiere (log t o de la -3 la 0); Timpul existenței (log t c de la -2 la 3); Timp de degradare (log t d de la -3 la 0); Timpul dezvoltării optime (log t k de la 0 la 2). Implementarea tehnică a efectului Realizarea tehnică a efectului Efectul este observat în geometria Fig. 1. Observarea efectului magnetocaloric Atunci când se aplică un impuls de câmp magnetic scurt, temperatura eșantionului este controlată de un senzor termic de contact ușor (neinerțial). Există o creștere a temperaturii pulsului, care dispare după terminarea impulsului câmpului magnetic. Efectul este folosit pentru a obține temperaturi extrem de scăzute (a se vedea partea de conținut). Sectiile de stiinte naturale:
Articole similare
Trimiteți-le prietenilor: