Магнитное охлаждение

Основными рабочими веществами при температурах ниже 80° К являются гелий, водород и неон, а также их изотопы и модификации. В области сверхнизких температур, ниже Г К, рабочей средой становятся парамагнитные соли. Соответственно вопросы, связанные с ожижением Не, На и Ме, а также элементы магнитного охлаждения рассматриваются наиболее подробно. В книге по возможности охвачен достаточно широкий комплекс проблем, интересующих конструктора и исследователя, начиная от термодинамических основ охлаждения и кончая низкотемпературными свойствами веществ и рекомендациями по конструированию аппаратуры. Разделы, требующие дополнительных пояснений, иллюстрированы примерами. Некоторой особенностью книги является то, что она в первую очередь предназначена для читателей, занимающихся разработкой криогенных систем, и в меньшей степени для тех, кто использует эти системы.. [c.4]

Магнитное охлаждение (рис. 9) состоит из процесса А—В изотермического намагничивания от Яо до Нз при постоянной начальной температуре и процесса В—С изоэнтропного размагничивания, в результате которого напряженность поля уменьшается от Яз до Яо и температура снижается до Т . При изотермическом намагничивании соли (процесс А—В) магнитные диполи [c.24]

Система магнитного охлаждения включает криостат, магнит, рабочее вещество — парамагнитную соль, а также аппаратуру для измерения сверхнизких температур. Наряду с этими элементами следует рассмотреть схемы, связанные с дальнейшим развитием метода, а именно — схему непрерывно действующей магнитной холодильной машины и устройство для двухступенчатого размагничивания. [c.234]

Парамагнитные соли. Некоторые характеристики наиболее широко используемых солей приведены в табл. 1. Основные требования к парамагнитным солям следующие. При начальной температуре Ti магнитные ионы соли должны иметь малую энергию взаимодействия v по сравнению с их тепловой энергией кТ, т. е. V < кТ. Следствием этого является хаотическая ориентация ионов и значительная величина магнитной энтропии. Другое требование состоит в том, что при наложении магнитного поля потенциальная энергия ионов должна быть такого же порядка, как и тепловая, т. е. система становится упорядоченной, происходит уменьшение энтропии. Эти два условия определяют границы применимости магнитного охлаждения. Каждая соль имеет ограниченный интервал температур, в котором она наиболее эффективна. Помимо низкой характеристической температуры б , большой интерес представляет величина теплоемкости соли (см. рис. 93). Очевидно, что в области наивысшей теплоемкости (максимумы кривых на рис. 93) будет минимальная скорость отогрева образца от притоков тепла, т. е. наилучшие условия для его использования в качестве низкотемпературного объекта. Наиболее распространенные соли хорошо изучены, для них имеются весьма полные данные по энтропии, теплоемкости, энтальпии. [c.236]

Изучены магнитные свойства и электросопротивление гафния при низких температурах [23, 39—44]. Карти и Симон [40], используя метод магнитного охлаждения, нашли, что сверхпроводимость у гафния появляется при 0,35 0,05° К. По данным [411, в неотожженном гафниевом образце чистотой 98,92% сверхпроводимость не обнаруживается до 0,15° К, а температура перехода отожженного гафния составляет 0,37° К- Робертс и Дабе [43] не обнаружили сверхпроводимости в интервале 0,22—4,18° К для прокаленных же образцов они установили сверхпроводимость при 0,29° К-В этих образцах гафний содержал 4 масс.% циркония. Гейн [44 исследовал температуру перехода в сверхпроводящее состояние гафния, содержащего 0,9% циркония, как холоднопрессованного, так и отожженного поликристаллического металла. Измерениями электросопротивления было найдено, что температура перехода составляет 0,19—0,28° К для однократно отожженного образца и 0,12—0,19° К после вторичного отжига. Однако при исследовании магнитных свойств этих же образцов сверхпроводимость не наблюдалась вплоть до 0,08° К. [c.104]

Магнитное охлаждение. Этот метод имеет большой научный интерес, так как с его помощью была достигнута температура в несколько тысячных градуса по абсолютной шкале. Сущность метода в основном состоит в следующем. При помещении магнитного вещества в магнитное поле напряженности Н, магнитные диполи, из которых состоит вещество, ориентируются в поле степень ориентации зависит прежде всего от отношения потенциальной энергии диполей в магнитном поле к энергии теплового движения диполей. Ясно, что степень ориентации будет возрастать с понижением температуры, вследствие уменьшения энергии теплового движения диполей. Так как любой процесс замены менее упорядоченного состояния более упорядоченным сопровождается уменьшением энтропии, то в процессе намагничивания вещества освобождается определенное количество тепла. Если это тепло отвести путем теплообмена с охлаждающим [c.305]

Подобно электронному, ядерный магнетизм может быть использован для получения сверхнизких температур (XIV 1 доп. 66). Именно таким путем (с предварительным электронным магнитным охлаждением) была в лабораторных условиях достигнута наинизшая полученная пока температура —ЫО" °К. [c.555]

СВЕРХПРОВОДИМОСТЬ И МАГНИТНОЕ ОХЛАЖДЕНИЕ [c.230]

Идея нового, магнитного охлаждения была основана на использовании эффекта, который впоследствии был назван магнитокалорическим. [c.235]

Эти свойства в полной мере использованы в описанной системе магнитного охлаждения. Вся она расположена между полюсами трех электромагнитов. Средний 8 предназначен для воздействия на рабочее тело - соль, верхний 7 и нижний 9 - на соответствующие тепловые ключи. [c.239]

Магнитное охлаждение можно осуществлять ив дде ступени, используя верхнюю при получении более низкой исходной емпературы для работы нижней. Таким путем были достигнуты низкие температуры, отстоящие от О К меньше, чем на 0,01 К. [c.240]

Метод адиабатного размагничивания. Испарением жидкого гелия под вакуумом можно получить температуру 0,7—Г К, а при испарении легкого изотопа гелия (Не ) 0,3—0,5° К. Для получения более низких температур пользуются методом адиабатного размагничивания, разработанным одновременно Дебаем и Джиоком в 1926 г. На рис. 3-22 дана диаграмма З—Т парамагнитной соли. Для осуществления эффективного магнитного охлаждения необходимо, чтобы немагнитная энтропия системы (решеточная часть 5 ) была мала в сравнении с магнитной энтропией 5он [c.61]

В зависимости от природы сжижаемого газа применяется пять основных методов сжижения 1) охлаждение, 2) сжатие, 3) адиабатное расширение, 4) джоуль-томсеновское расширение и 5) магнитное охлаждение. Большинство применяющихся на практике процессов сжижения является комбинацией двух или большего числа основных методов, как это будет Показано ниже на примерах. [c.293]

Для еще более глубокого охлаждения потребовался принципиально новый подход, так как более холодной жидкости, чем гелий, не существует. И такой процесс был найден в 1926 г. независимо друг от друга Дебаем и Д/Кио-ком. Это весьма эффективный метод магнитного охлаждения пока еще, правда, не вышедший из лабораторных стеи. Он тоже связан с применением жидкого и газообразного гелия. [c.150]

П. Дебай был исключительно физиком-теоретиком и не делал попыток осу- бствить идею магнитного охлаждения на практике. [c.237]

Как же работает система магнитного охлаждения На рис. 7,4 такая система схематически показана в том несколько усовершенствованном виде, который она приобрела уже после первых опытов Пжиока. [c.238]

Следует отметить, что для получения очень низких температур более всего подходят соли с малой концентрацией парамагнитных ионов, т. е. соли, в которых соседние парамагнитные ионы отделены друг от друга немагнитными атомами. Взаимодействие между магнитными ионами в этом случае оказывается очень слабым. Так, например, в упомянутых ранее хромо-калиевых квасцах каждый магнитный атом хрома окружен 47 немагнитными соседями. Замечательный обзор работ по магнитному охлаждению дан Эмблером и Хадсоном [6]. [c.121]