ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Адиабатное размагничивание из "Криогенная техника" Вопрос о выборе того или иного процесса охлаждения следует решать с учетом всех обстоятельств технического и экономического характера, чтобы обес- печить наибольшую целесообразность конкретной криогенной системы. [c.21] На рис. 8 рассматриваемые процессы показаны в координатах s—Т (нестационарный процесс выхлопа показан условно). [c.21] Криогенные устройства, основанные на рассмотренных процессах, позволяют получать температуру до 0,7° К с помощью обычного гелия (Не ) и до 0,25° К при использовании изотопа Не . [c.21] Для получения более низких температур термомеханические системы непригодны в этой области степень неупорядоченности и энтропия в слабой степени зависят от параметров р и V. [c.22] Например, для понижения температуры жидкого гелия от Г К до О,Г К необходимо понизить давление паров с 0,12 до 4х X 10 мм. рт. ст., что технически нереально. Очевидно, что для решения поставленной задачи необходимо найти такую неупорядоченную систему, которая даже при очень низких температурах имела бы достаточно большую энтропию, зависяш,ую от какого-то параметра состояния X. [c.22] В 1926 г. Джиок и Дебай независимо друг от друга предложили использовать в качестве такой системы парамагнитные соли. В основе этой идеи лежит то обстоятельство, что энтропия системы определяется не только скоростями движения частиц, но их ориентацией. Парамагнитное вещ,ество можно рассматривать как состоящее из элементарных магнитных диполей, обладающих магнитным моментом, но очень слабо взаимодействующих между собой. Вплоть до гелиевых температур диполи расположены хаотически, что обусловлено их тепловым движением и слабым взаимодействием. Однако они могут быть ориентированы (переведены в упорядоченное состояние) путем наложения внешнего магнитного поля. Появляется возможность уменьшать энтропию системы при помощи внешнего магнитного поля, напряженность которого Н может рассматриваться в качестве параметра состояния X. Тогда в соответствии с формулой (2) для такой системы получаем соотношение з = Т, Й) и принципиальную возможность использовать ее для целей охлаждения. [c.22] Посмотрим, каким образом общие соотношения термодинамики могут быть сформулированы для магнитных систем. [c.22] Наконец, следует иметь в виду, что связь между параметрами такой системы определяется магнитным уравнением состояния / Т, Н, М) = 0. Связь между термодинамическими величинами для магнитной системы известна определим изменение температуры при использовании магнитной системы для охлаждения. [c.23] Уравнение (20) по своей структуре сходно с аналогичным уравнением (7) для процесса s = onst в термомеханической системе. [c.23] Величина и —дифференциальный эффект процесса — называется магнитокалорическим коэффициентом. [c.24] Авогадро, М. — молекулярная масса). [c.26] Это выражение носит название закона Кюри и является простейшей формой уравнения состояния парамагнитного вещества. Значения постоянной Кюри С для ряда парамагнитных веществ приведены в табл. 1. [c.26] Уравнение (22) характеризует свойства идеального парамагнетика, являясь в некотором роде аналогом уравнения состояния идеального газа. [c.26] Закон Кюри становится несправедлив при весьма низких температурах, поскольку он приводит к неограниченному возрастанию магнитного момента М при Г — О, тогда как в соответствии с рис. 11 имеет место магнитное насыщение и Л1 = onst. [c.26] ПОЛЯ я = о и не очень низких температур магнитная энтропия (см. рис. 9) 5 = 1п(2У+ 1). [c.27] При Я = О получим f = %. Вблизи характеристической температуры 0, имеет место максимум теплоемкости при более высоких температурах теплоемкость следует квадратичному закону, убывая с возрастанием Т. [c.28] Необходимо подчеркнуть, что формулы (29) и (30) пригодны лишь в области тех значений Г и Я, при которых сохраняется справедливость закона Кюри. Значения некоторых констант, характеризующих свойства парамагнитных веществ, даны в табл. 7. [c.29] Пример. Определить температуру в конце адиабатического размагничивания образца из парамагнитной соли Се Мбз (ЫОз) -24Н2О, а также количество тепла, выделяющееся при намагничивании одного моля этого вещества. Начальная температура = 1,5 К, напряженность магнитного поля Н1 = 398 ООО а м (5000 9). Парамагнитная соль цериево-магниевый нитрат [Се Л з (ЫОз) 24Н.20] подчиняется закону Кюри вплоть до 0,006 К. [c.29] Ядерный парамагнетизм является источником энтропии (неупорядоченности) вблизи 0,00Г К если уменьшить энтропию такого парамагнетика, то последующее размагничивание позволит достичь температур порядка 10 —10 К. Эта идея была высказана Н. Кюрти и Ф. Симоном, а также С. Гортером в 1934 г. и практически осуществлена Кюрти в 1956 г. Для осуществления процесса уменьшения энтропии такой системы необходимы высокие магнитные поля порядка 10 —10 а м (10 —10 э) при начальной температуре около 0,01° К. [c.30] Схема процесса аналогична схеме двухступенчатого размагничивания. На верхней ступени обычная парамагнитная соль обеспечивает температурный уровень 0,0Г К, исходный для ядерного парамагнитного материала. [c.30] Вернуться к основной статье