Асқын төменгі температураларды алдуың түсіндіріңіздер және графиктік кескіндеңіздер
жүктеу/скачать 145.15 Kb.
|
| Асқын төменгі температураларды алдуың түсіндіріңіздер және графиктік кескіндеңіздер. Т ермомеханикалық кері циклдерде төмен температураны алу жұмыс істейтін денелердің адиабаталық процестердегі көлем өзгерген кезде (детандерде), дроссельдеу, булану, вакуум, еру кезінде температурасын төмендету қабілетіне негізделген. Алайда, өте төмен температура аймағында (4 К-ден төмен) қолайлы қасиеттері бар жұмысшы денелер қалмайды. (Егер сіз вакуумдағы сұйық гелий изотопының қайнауын қолдансаңыз, онда сіз шамамен 0,3 к температураны ала аласыз) одан да төмен температураны алу үшін термодинамикалық жүйелер қолданылады, онда температура мен энтропияны өзгерту үшін механикалық емес жұмысқа байланысты процестер қолданылады. Бұл жағдайда жұмыс денесінің температурасын төмендетудің жалпы принципі термодеформация жүйесіндегідей қалады. Процестің бірінші сатысында супер зарядтағыш жылуды қолда бар жылу қабылдағышқа мүмкіндігінше төмен температураға бұру кезінде жұмыс жасайды. Ең дұрысы, жұмыс денесінің температура туры тұрақты болып қалады.Өте төмен температураларды алу үшін жұмыс сұйықтығы парамагниттік кристалдар болып табылатын термомагниттік жүйе қолданылады.құрамында үш валентті металл иондары бар тұз және гадолиний, темір, хром немесе церий. Осының арқасында бос сыртқы электрондық поштаның болуы қабықшалар, бұл иондар белгілі бір магниттік моментке ие, сондықтан олардың энергиясы сыртқы магнит өрісінің әсерінен өзгеруі мүмкін. Магнит өрісінің кернеулігін энтропия диаграммасында болып жатқан процестерді қарастыру кезінде жүйенің жылулық емес (магниттік) әсерін сипаттайтын параметр ретінде пайдалануға болады. 26.13-сурет. Парамагнетиктің адиабатты магнитсізденуі арқылы затт салқындату процесі \ Сыртқы өріс болмаған жағдайда (H0=O) магниттік дипольдер кездейсоқ бағытталған, ал тұтас кристалда нәтижесінде магниттік момент болмайды (А нүктесі). Өріс кернеулігі N мәніне дейін өскен сайын дипольдер өріс бағытында айналады, бұл жүйенің ішкі энергиясының жоғарылауына әкеледі. Жылу алмасу болмаған жағдайда бұл кристалдың температурасының жоғарылауына әкеледі. Егер кристал TO температурасы бар жылу қабылдағышпен термиялық байланыста болса, онда магниттелу изотермиялық жолмен жүреді (А-В процесі), ал кристалдың энтропиясы ٨SA-B мәніне төмендейді. Келесі кезеңде кристал қоршаған денелермен жылу алмасудан оқшауланады және магнит өрісін нөлге дейін төмендету арқылы магнитсіздендіріледі (В-С процесі). Кристалдың температурасы TC Теңдеудегі алгебралық белгілерді таңдағанда магниттелудің артуы ішкі энергияның, яғни магниттік жұмыс түріндегі жүйеге берілетін энергияның ұлғаюына сәйкес келетіні ескерілді. Термомагниттік жүйелер энтальпиясының өзгеруі келесідей өрнектеледі Бұл Максвелл қатынасын білдіреді жылу оқшауланған жүйеде магнит өрісінің кернеулігі қайтымсыз өзгеретінін көрсетеді (s=const) температураның өзгеруі болады. (26.12) тармағында энтропияға қатысты туындыны температураға қатысты туынды арқылы ауыстырып, магнитсіздену кезінде температураның салыстырмалы төмендеуін беретін магнитокалориялық дифференциалдық әсердің өрнекін аламыз: Осы жерден келесі теңдікті алуға болады: мұндағы Сн – тұрақты сыртқы магнит өрісінің кернеулігі кезіндегі парамагниттік тұздың жылу сыйымдылығы. Содан кейін Адиабаттық магнитсіздену кезінде температураның өзгеруін сандық бағалау үшін айнымалылардағы парамагниттік зат күйінің теңдеуі (H, Mmag, T), сондай-ақ оның жылу сыйымдылығының температура мен магнит өрісіне тәуелділігі туралы мәліметтер болуы қажет. күш. Парамагниттік материалдың магниттелуі Кюри заңымен өрнектеледі ол H/T<7000 A/(m-K) үшін жарамды. Кюри тұрақтысы C эксперименттік жолмен анықталады немесе кванттық статистика әдістерімен есептеледі. Осыған орай Бұл жерде 0,1 К жоғары температурадағы парамагниттік тұздардың жылу сыйымдылық тәуелділігіне бағынады.Соған орай формула мына мәнге ие болады Бұл адиабаттық демагнетизацияның көмегімен жылу қабылдағыш ретінде сұйық гелийдің ZHe жылуын, вакуумда қайнайтыын (T0 = 0,35 К) пайдаланып, 0,01 К температураға қол жеткізуге болады. Өз кезегінде салқындатылған парамагниттік тұзды қолдану ядролық спиндердің термомагниттік жүйесіндегі жылу қабылдағыш ретінде абсолютті нөлден тек 10"6 К жоғары температураны алуға болады. жүктеу/скачать 145.15 Kb. Достарыңызбен бөлісу:
|