Ymmärrä kuinka magneettinen jäähdytys toimii ja kuinka se voi pelastaa meidät

Yksi kotitieteen suurimmista unelmista on jääkaapeissa ja pakastimissa käytettyjen kylmäainekemikaalien korvaaminen. Tämä vähentäisi varmasti ilmakehään joutuvien epäpuhtauksien määrää. Yksi mahdollisista vaihtoehdoista, joita on tutkittu ja kehitetty käytettäväksi kodinkoneissa, on magneettinen jäähdytys, jossa käytetään metallien erityisominaisuuksia, kuten entropia ja magnetokalorinen vaikutus.

Magneettisessa jäähdytyksessä käytetään metallien erityisominaisuuksia, kuten entropiaa ja magnetokalorista vaikutusta.

Tämän toiminnan ymmärtämiseksi on muistettava, kuinka magneetit toimivat. Lähes kaikki ovat manipuloineet magneettia joissakin elämän tilanteissa, joko leikkisästi tai työskennellessään työssä, mutta yksi asia, joka on saattanut jäädä huomaamatta, on se, että magneettikentät tuottavat lämpöä. Tämä on magnetokalorinen vaikutus, jonka selitämme hieman paremmin.

Magneettien lämpö

Kun metalliosa on levossa ilman vaikutusta siihen, sen elektronit liikkuvat ilman tarkkaa kuviota. Kun magneetti lähestyy ja metalli tulee magneettikentän vaikutuksesta, elektronit kohdistavat liikkeensä siten, että ne ovat kaikki samaan suuntaan. Tämä on entropian menetys, ts. Elektronien vapaalle liikkuvuudelle asetettu rajoitus.

Rajoitus ei ole täydellinen, koska elektronit, vaikka ne eivät voi muuttaa suuntaa, voivat liikkua muilla tavoilla. Tässä tapauksessa entropia kasvaa antamalla atomien itsensä värähtää hieman voimakkaammin. Tämä atomien värähtely tunnetaan meille kaikille suosituimmin nimellä ... lämpö! Levitä vain magneettikenttä metalliosaan ja se kuumenee. Vaikutus on maltillinen useimmissa metalleissa, mutta jotkut niistä voivat kuumentua hyvin.

Jos metalliosa on magneettikentän vaikutuksen alaisena ja se yhtäkkiä poistetaan, metalli jäähtyy.

Tämä koskee gadoliniumia, keinotekoista metallia, jota käytetään myös suprajohteena. Magneettikentän vaikutuksesta se lämpenee melko huomattavasti. Nyt saatat ihmetellä: Mitä metallin lämmityksellä on tekemistä jääkaappien ja pakastimien kanssa? Koska vastaus on yksinkertainen: Joka kerta kun jotain lämmitetään, jotain muuta täytyy jäähtyä, luo vain oikea menetelmä sen hyödyntämistä varten.

Lämpeneminen jäähtyä

Jos metalliosa on magneettikentän vaikutuksen alaisena ja se yhtäkkiä poistetaan, metalli jäähtyy. On jo muutama pieni laboratoriojäähdytin, joka käyttää tätä ajatusta: Aine, yleensä helium, levitetään metalliin, kun se työnnetään vakaan magneettikentän sisään. Aine vie ylimääräisen lämmön, metalli jäähtyy ja magneettikenttä sammuu. Metalli tulee niin kylmäksi, että sitä voidaan käyttää jäähdytysyksikkönä.

Vaikka kotijääkaappeja, jotka hyödyntävät tätä magnetokalorista jäähdytysvaikutusta, ei voida kaukana valmistaa ja markkinoida suuressa mittakaavassa, tosiasia, että tämä järjestelmä näyttää tehokkaalta ja sitä voidaan silti parantaa huomattavasti, antaa toivoa, että voimme jonain päivänä luopua kemikaaleista jäähdyttääksemme omaa tuotetta. ruokaa.

Luuletko, että magneettista jäähdytystä käyttävistä jääkaapeista voi tulla suosittua joskus? Kommentoi TecMundo-foorumia

TecMundon kautta.