Суть магнитно-калорического эффекта: Вещество, молекулы которого обладают диполем, причём суммарное магнитное поле этого вещества=0 вносится в поле постоянного магнита. В поле постоянного магнита молекулы, которые ранее были ориентированы в пространстве, начинают выстраиваться по линиям магнитного поля. При этом температура вещества повышается, удерживая вещество в магнитном поле. Его охлаждают с помощью внешнего дополнительного источника, т.е. снижают потенциал внутренней энергии. После охлаждения снимают воздействие внешнего магнитного поля. Возврат молекул в исходное положение требует затрат энергии. Но мы уже сняли источник, следовательно, затрачивается внутренняя энергия этого вещества и это приводит к снижению температуры этого вещества.
С помощью этого эффекта удалось получить температуру до 0,004К — т.е. почти температуру абсолютного нуля. Этот эффект используется при исследовании сверхпроводимости.
5. Физический смысл получения низких температур с помощью вихревого эффекта (эффект Ранка-Хильша).
В 1832 году Ранк при исследовании параметров работы циклов заметил, что температура воздуха на оси и в периферийных зонах имеет ощутимые различия. Впоследствии (в1946 году) это явление обосновал в своей работе Хильш. После этого в научной литературе оно получило название эффекта Ранка-Хильша, или вихревого эффекта. Открытое явление положено в основу работы вихревой трубы.
Вход и выход
воздуха в циклоне имеет разную температуру.
1- отверстие
2-дросселирующий клапан
Аэродинамические процессы, происходящие в вихревой трубе, быстротечны. Их продолжительность значительно короче процесса релаксации (выравнивания), возникающего по радиусу температурного градиента. Вследствие этого через периферийное отверстие вихревой трубы выходит горячий воздух, а через центральное холодный.
Термодинамические процессы в вихревой трубе характеризуются низкой эффективностью. Расход энергии, например, по сравнению с воздушной холодильной машиной выше а 8…10 раз. Но преимущество этого устройства в простоте привлекло к использованию его в процессах с кратковременным и периодическим потреблением небольшого количества холода. Для этого нужен лишь баллон сжатого газа (или компрессор) и вихревая труба.
Воздух или другой газ при температуре Твх и давлении 0,3…0,5 МПа через отверстие 1 вводится во внутреннюю полость трубы по касательной к поверхности. В процессе вращательного движения происходит разделение газа на «горячие» и «холодные» молекулы. Поток «горячих» молекул с температурой Тг выходит через круговое отверстие 2 дросселя 3. Холодный поток с температурой Тх выходит из трубы через осевое отверстие 4.
Явления, протекающие в вихревой трубе сложны и недостаточно изучены. Вращательное движение газа происходит с высокой угловой и линейной скоростью. Линейная скорость перемещения потока на оси трубы мала по сравнению со скоростью на периферийных участках. Происходит расслоение потока, которое характеризуется значительными силами трения между отдельными слоями газа и между газом и стенкой трубы. Трение между газом и стенкой трубы происходит в зоне самых высоких линейных скоростей и усиливается действием центробежной силы. В процессе расслоения потока слои газа, поступающие к оси трубы, передают свою кинетическую энергию внешним слоям посредством трения и не получают эквивалентного возврата теплоты. Наступает температурное расслоение потока по сечению трубы.
6. Физический смысл получения низких температур с помощью термоэлектрического эффекта (эффект Пельтье).
2 проводника соединены: нужно создать в узлах разную температуру, тогда будет течь ток в этой системе.
Из-за различной концентрации носителей зарядов, характерной для различных металлов, в спаях возникают электродвижущие силы е1 и е2 ,каждая из которых зависит от температуры спая. При применении проводников с естественной и дырочной проводимостью Е= е1 +е2
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.