ទូរទឹកកកជាមួយប្រព័ន្ធត្រជាក់ម៉ាញេទិក។ ទូទឹកកកម៉ាញេទិក៖ គោលការណ៍ប្រតិបត្តិការ

ប្រវត្តិនៃយ៉ាន់ស្ព័រ Heusler បានចាប់ផ្តើមឡើងវិញនៅឆ្នាំ 1898 នៅពេលដែលរូបវិទូជនជាតិអាឡឺម៉ង់ Friedrich Geisler បានរកឃើញគំរូដ៏គួរឱ្យចាប់អារម្មណ៍មួយ៖ ការលាយលោហៈធាតុដែលមិនមែនជាម៉ាញេទិច Mn, Cu និង Sn បាននាំឱ្យមានរូបរាងនៃលក្ខណៈសម្បត្តិ ferromagnetic ពោលគឺយ៉ាន់ស្ព័រត្រូវបានទាក់ទាញទៅជាមេដែក។ . ជាបន្តបន្ទាប់ លក្ខណៈពិសេសនេះ។ត្រូវបានគេរកឃើញផងដែរនៅក្នុងយ៉ាន់ស្ព័រផ្សេងទៀតដែលមានទូទៅ រូបមន្តគីមី X2YZ គួរឱ្យចាប់អារម្មណ៍បំផុតសម្រាប់ការអនុវត្តជាក់ស្តែងគឺលោហៈធាតុ Heusler Ni2MnGa ។ សមាសធាតុ intermetallic នេះបង្ហាញរាងអង្គចងចាំ និងឥទ្ធិពលនៃភាពបត់បែនខ្ពស់ ហើយលក្ខណៈសម្បត្តិម៉ាញេទិកបញ្ចេញសម្លេងរបស់វាធ្វើឱ្យវាអាចគ្រប់គ្រងផលប៉ះពាល់ទាំងនេះដោយប្រើ វាលម៉ាញេទិករហូត​ដល់​ការ​ផ្លាស់​ប្តូរ​រូបរាង​វត្ថុ​លោហធាតុ​នៅ​ចំពោះ​មុខ​ភ្នែក​របស់​យើង​នៅ​ពេល​ដែល​មេដែក​ត្រូវ​បាន​នាំ​មក​កាន់​វា (!)។

ការចងចាំរាង និងភាពបត់បែនគឺដោយសារតែវត្តមាននៃការផ្លាស់ប្តូរដំណាក់កាលពិសេសមួយហៅថា martensitic ។ នៅក្នុងយ៉ាន់ស្ព័រសតិរាង ferromagnetic វាលម៉ាញេទិកប៉ះពាល់ដល់ប៉ារ៉ាម៉ែត្រនៃដំណាក់កាល martensitic ដោយសារតែអន្តរកម្មម៉ាញ៉េទិច។

ទូរទឹកកកគ្រួសារសាមញ្ញគឺផ្អែកលើគោលការណ៍បង្ហាប់។ coolant ត្រូវបានបង្ខំឱ្យស្ថិតនៅក្រោមសម្ពាធខ្លាំងចូលទៅក្នុងរំហួតដែលមានទីតាំងនៅខាងក្នុងបន្ទប់ទូទឹកកក។ ក្នុងពេលត្រឡប់ទៅ សម្ពាធធម្មតា។អង្គធាតុរាវប្រែទៅជាចំហាយទឹក យកកំដៅចេញពីបរិយាកាសខាងក្រៅ។

ទូរទឹកកកទាំងនេះមានគុណវិបត្តិមួយចំនួន៖ ប្រព័ន្ធត្រជាក់ត្រូវការកន្លែងទំនេរច្រើន បង្កើតសំលេងរំខាន ប្រើប្រាស់អគ្គិសនីច្រើន និងទាមទារការចោលពិសេស (freons ត្រូវបានគេប្រើជាទូរទឹកកក ហើយនៅពេលដែលបញ្ចេញទៅក្នុងបរិយាកាស សារធាតុទាំងនេះបំផ្លាញអូហ្សូន។ ស្រទាប់) ។ នោះហើយជាមូលហេតុដែលអ្នកវិទ្យាសាស្ត្រសព្វថ្ងៃនេះ ប្រទេស​ផ្សេង​គ្នាកំពុងធ្វើការលើការបង្កើតទូទឹកកកម៉ាញេទិក។

ឧបករណ៍ទាំងនេះនឹងដំណើរការដោយសារឥទ្ធិពលម៉ាញ៉េទិច៖ នៅក្រោមលក្ខខណ្ឌជាក់លាក់ សារធាតុមួយចំនួនអាចឡើងកំដៅនៅពេលដែលវាលម៉ាញេទិកត្រូវបានបើក ហើយការបិទដែនម៉ាញេទិកនាំឱ្យមានភាពត្រជាក់ខ្លាំងរបស់វា។

ម៉ូដែលដំបូងនៃទូទឹកកកម៉ាញេទិកមានរួចហើយដែលក្នុងនោះ gadolinium ត្រូវបានប្រើជាសារធាតុដំណើរការប៉ុន្តែពួកគេមិនទាន់ទទួលបានការប្រើប្រាស់យ៉ាងទូលំទូលាយដោយសារតែប្រសិទ្ធភាពមិនគ្រប់គ្រាន់និងតម្លៃខ្ពស់នៃ Gd ។ ដូច្នេះហើយ សព្វថ្ងៃនេះ យើងត្រូវការវិធីសាស្រ្តសម្រាប់បង្កើតវត្ថុធាតុថ្មីដែលមានប្រសិទ្ធិភាព magnetocaloric និងវិធីដើម្បីវាយតម្លៃលក្ខណៈសម្បត្តិរបស់វាឱ្យបានត្រឹមត្រូវ។

សមា្ភារៈដ៏ជោគជ័យមួយចំនួនសម្រាប់ការបង្កើតទូទឹកកកបែបនេះគឺជាតំណាងមួយចំនួននៃគ្រួសារលោហៈធាតុ Heusler ។ បច្ចុប្បន្ននេះ សមាសធាតុ intermetallic ជាង 1,500 ដែលជាកម្មសិទ្ធិរបស់គ្រួសារនេះត្រូវបានគេស្គាល់។ រួមជាមួយនឹងឥទ្ធិពលម៉ាញេទិក យ៉ាន់ស្ព័រ Heusler បង្ហាញនូវលក្ខណៈសម្បត្តិគួរឱ្យចាប់អារម្មណ៍មួយចំនួនទៀត៖ ប៉ូលវិល 100% លក្ខណៈសម្បត្តិនៃអ៊ីសូឡង់ topological លំដាប់មិនធម្មតានៃការផ្លាស់ប្តូរម៉ាញេទិក ដែលនៅពេលដែលយ៉ាន់ស្ព័រត្រូវបានកំដៅ វាឆ្លងកាត់ពីស្ថានភាពមិនម៉ាញ៉េទិចទៅ ម៉ាញេទិចមួយ (នៅក្នុង ferromagnets "បុរាណ" កំដៅបំផ្លាញលំដាប់ ferromagnetic និងនៅសីតុណ្ហភាពជាក់លាក់មួយហៅថាចំណុច Curie ferromagnet ក្លាយជាមិនមែនម៉ាញេទិក) ។

Vladimir Sokolovsky និងវេជ្ជបណ្ឌិត Khovaylo កំពុងធ្វើការ ការស្រាវជ្រាវទ្រឹស្តីការបំប្លែងដំណាក់កាល (ម៉ាញេទិក រចនាសម្ព័ន្ធ គូម៉ាញេទិក) លក្ខណៈម៉ាញេទិក រចនាសម្ព័ន្ធ និងរូបវិទ្យានៃលោហៈធាតុ mono និង polycrystalline Heusler ជាមួយនឹងឥទ្ធិពលនៃការចងចាំរូបរាង Ni-Mn-X និង Ni-Mn-X-Y (X = Ga, In, Sn, Sb និង Y = Fe, Cu, Co, Cr) ដោយប្រើគោលការណ៍ដំបូង និងវិធីសាស្រ្ត Monte Carlo ។

យ៉ាន់ស្ព័រ Heusler គឺជាវត្ថុធាតុដើមដ៏ជោគជ័យមិនត្រឹមតែសម្រាប់ទូទឹកកកម៉ាញេទិកប៉ុណ្ណោះទេ ប៉ុន្តែវាក៏សម្រាប់ការអភិវឌ្ឍឧបករណ៍ថាមពលខ្នាតតូច ឧបករណ៍កែច្នៃ និងនៅក្នុង spintronics - សម្រាប់ការបង្កើតធាតុផ្ទុកព័ត៌មាន។

ភារកិច្ចនៃការបង្កើតទូទឹកកកបង្រួម ដែលមិនប៉ះពាល់ដល់បរិស្ថាន ប្រសិទ្ធភាពថាមពល និងអាចទុកចិត្តបានខ្ពស់ដែលដំណើរការក្នុងជួរសីតុណ្ហភាពក្នុងបន្ទប់គឺពាក់ព័ន្ធយ៉ាងខ្លាំងនាពេលបច្ចុប្បន្ននេះ។ នេះគឺដោយសារតែការត្អូញត្អែរធ្ងន់ធ្ងរមួយចំនួនអំពីប្រព័ន្ធត្រជាក់បច្ចុប្បន្ន។ វាត្រូវបានគេដឹងជាពិសេសថាក្នុងអំឡុងពេលប្រតិបត្តិការនៃការលេចធ្លាយឧស្ម័នដែលកំពុងដំណើរការ (ទូរទឹកកក) ដែលអាចកើតមានដែលបណ្តាលឱ្យធ្ងន់ធ្ងរ។ បញ្ហាអេកូឡូស៊ីដូចជាការបំផ្លាញស្រទាប់អូហ្សូន និង ការ​ឡើង​កំ​ដៅ​ភព​ផែនដី. ក្នុងចំណោមបច្ចេកវិជ្ជាជំនួសផ្សេងៗដែលអាចប្រើក្នុងឧបករណ៍ទូរទឹកកក បច្ចេកវិទ្យាទូរទឹកកកម៉ាញេទិកកំពុងទាក់ទាញការចាប់អារម្មណ៍កាន់តែខ្លាំងឡើងពីអ្នកស្រាវជ្រាវជុំវិញពិភពលោក។ ការងារដែលពឹងផ្អែកខ្លាំងលើការត្រជាក់ម៉ាញេទិកកំពុងត្រូវបានអនុវត្តនៅក្នុងមន្ទីរពិសោធន៍ និងសាកលវិទ្យាល័យជាច្រើននៅអឺរ៉ុប សហរដ្ឋអាមេរិក កាណាដា ចិន និងរុស្ស៊ី។ ទូទឹកកកម៉ាញេទិកគឺមានភាពស្និទ្ធស្នាលនឹងបរិស្ថាន ហើយអាចកាត់បន្ថយការប្រើប្រាស់ថាមពលបានយ៉ាងច្រើន។ កាលៈទេសៈចុងក្រោយគឺមានសារៈសំខាន់ខ្លាំងណាស់ដោយសារតែចំនួនដ៏ច្រើននៃម៉ាស៊ីនត្រជាក់ដែលមនុស្សបានប្រើប្រាស់នៅក្នុងតំបន់ចម្រុះបំផុតនៃសកម្មភាពរបស់គាត់។

បច្ចេកវិទ្យាទូរទឹកកកម៉ាញេទិកគឺផ្អែកលើសមត្ថភាពនៃវត្ថុធាតុម៉ាញ៉េទិចណាមួយដើម្បីផ្លាស់ប្តូរសីតុណ្ហភាព និង entropy របស់វានៅក្រោមឥទ្ធិពលនៃដែនម៉ាញេទិក ដូចដែលកើតឡើងនៅពេលដែលឧស្ម័ន ឬចំហាយទឹកត្រូវបានបង្ហាប់ ឬពង្រីកនៅក្នុងទូទឹកកកបែបប្រពៃណី។ ការផ្លាស់ប្តូរសីតុណ្ហភាព ឬធាតុម៉ាញេទិកនៅពេលដែលកម្លាំងនៃដែនម៉ាញេទិកដែលវាស្ថិតនៅមានការផ្លាស់ប្តូរត្រូវបានគេហៅថាឥទ្ធិពលម៉ាញ៉េទិក (MCE) ។ ការផ្លាស់ប្តូរសីតុណ្ហភាពនៃវត្ថុធាតុម៉ាញ៉េទិចកើតឡើងជាលទ្ធផលនៃការចែកចាយឡើងវិញនៃថាមពលខាងក្នុងនៃសារធាតុម៉ាញេទិករវាងប្រព័ន្ធនៃគ្រាម៉ាញេទិកនៃអាតូមរបស់វា និងបន្ទះគ្រីស្តាល់។ MCE ឈានដល់តម្លៃអតិបរមារបស់វានៅក្នុងវត្ថុធាតុដែលបានបញ្ជាដោយម៉ាញេទិក ដូចជា ferromagnets, antiferromagnets ជាដើម នៅសីតុណ្ហភាពនៃការផ្លាស់ប្តូរដំណាក់កាលម៉ាញេទិក (សីតុណ្ហភាពនៃលំដាប់ម៉ាញេទិក - Curie, Néel ជាដើម)។ អត្ថប្រយោជន៍ចម្បងនៃឧបករណ៍ត្រជាក់ម៉ាញេទិកត្រូវបានផ្សារភ្ជាប់ជាមួយនឹងដង់ស៊ីតេខ្ពស់នៃសម្ភារៈ - រឹង - បើប្រៀបធៀបទៅនឹងដង់ស៊ីតេនៃចំហាយឬឧស្ម័ន។ ការផ្លាស់ប្តូរនៅក្នុង entropy ក្នុងមួយឯកតាបរិមាណនៅក្នុងវត្ថុធាតុម៉ាញ៉េទិចរឹងគឺខ្ពស់ជាង 7 ដងនៃឧស្ម័ន។ នេះធ្វើឱ្យវាអាចធ្វើទៅបានដើម្បីធ្វើឱ្យទូទឹកកកបង្រួមកាន់តែច្រើនដោយប្រើវត្ថុធាតុម៉ាញ៉េទិចជាសារធាតុរាវធ្វើការ។ វត្ថុរាវដំណើរការម៉ាញេទិកខ្លួនវាដើរតួជា analogue នៃទូរទឹកកកដែលប្រើក្នុងទូរទឹកកកចំហាយឧស្ម័នប្រពៃណី ហើយដំណើរការ demagnetization-magnetization គឺជា analogue នៃវដ្តនៃការបង្ហាប់-ពង្រីក។

ប្រសិទ្ធភាពនៃទូទឹកកកត្រូវបានកំណត់ជាចម្បងដោយបរិមាណនៃការងារដែលមិនអាចត្រឡប់វិញបានដែលបានធ្វើក្នុងអំឡុងពេលវដ្ត - សម្រាប់ឧបករណ៍ដែលមានប្រសិទ្ធភាពនេះគួរតែមានកម្រិតទាបតាមដែលអាចធ្វើទៅបាន។ នៅក្នុងទូទឹកកកឧស្ម័នមានឧបករណ៍ដែលផលិតបរិមាណដ៏សំខាន់នៃការងារដែលមិនអាចត្រឡប់វិញបាន - ទាំងនេះគឺជាម៉ាស៊ីនបង្កើតឡើងវិញម៉ាស៊ីនបង្ហាប់និងឧបករណ៍ផ្លាស់ប្តូរកំដៅ។ ផ្នែកសំខាន់នៃការងារដែលមិនអាចត្រឡប់វិញបានត្រូវបានអនុវត្តនៅក្នុងឧបករណ៍ផ្លាស់ប្តូរកំដៅ - វាសមាមាត្រដោយផ្ទាល់ទៅនឹងការផ្លាស់ប្តូរ adiabatic នៅក្នុងសីតុណ្ហភាពនៃសារធាតុរាវការងារដែលមានទំហំធំជាងនៅក្នុងឧស្ម័នជាងនៅក្នុងវត្ថុធាតុម៉ាញ៉េទិច។ សម្រាប់ហេតុផលនេះ ការដកកំដៅចេញប្រកបដោយប្រសិទ្ធភាពបំផុតកើតឡើងនៅក្នុងវដ្តនៃទូរទឹកកកម៉ាញេទិក ជាពិសេសការបង្កើតឡើងវិញ។ ការរចនាពិសេសនៃឧបករណ៍ផ្លាស់ប្តូរកំដៅនិងការប្រើប្រាស់ម៉ាស៊ីនបង្កើតឡើងវិញជាមួយនឹងផ្ទៃធំធ្វើឱ្យវាអាចសម្រេចបាននូវសមាមាត្រតូចមួយនៃការងារដែលមិនអាចត្រឡប់វិញបានក្នុងអំឡុងពេលត្រជាក់ម៉ាញេទិក។ យោងតាមការប៉ាន់ស្មានទ្រឹស្តីប្រសិទ្ធភាពនៃវដ្តនៃម៉ាស៊ីនត្រជាក់បង្កើតឡើងវិញម៉ាញេទិកនៅក្នុងជួរសីតុណ្ហភាពពី 4.5 ទៅ 300 K អាចមានចាប់ពី 38 ទៅ 60% នៃប្រសិទ្ធភាពនៃវដ្ត Carnot (ប្រហែល 52% នៅក្នុងជួរសីតុណ្ហភាពពី 20 ទៅ 150 K ។ និងប្រហែល 85% ក្នុងចន្លោះពី 150 ទៅ 300 K) ។ ក្នុងពេលជាមួយគ្នានេះនៅគ្រប់ដំណាក់កាលនៃវដ្តលក្ខខណ្ឌនៃការផ្ទេរកំដៅនឹងត្រូវបានគេស្គាល់យ៉ាងល្អឥតខ្ចោះបំផុត។ លើសពីនេះទៀត ទូទឹកកកម៉ាញេទិកមានផ្នែកផ្លាស់ទីតិចតួច និងដំណើរការនៅប្រេកង់ទាប ដែលកាត់បន្ថយការពាក់ និងរហែកនៅលើទូទឹកកក និងពន្យារអាយុជីវិតរបស់វា។

កាលប្បវត្តិនៃបញ្ហា។ គោលការណ៍ជាមូលដ្ឋាននៃការត្រជាក់ម៉ាញេទិក

FEM ត្រូវបានរកឃើញយូរមកហើយ (ក្នុងឆ្នាំ 1881) ដោយ E. Warburg ។ Warburg បានសង្កេតមើលពីរបៀបដែលសំណាកដែកត្រូវបានកំដៅ ឬត្រជាក់នៅក្រោមឥទ្ធិពលនៃដែនម៉ាញេទិក។ អ្នកវិទ្យាសាស្ត្របានសន្និដ្ឋានថាការផ្លាស់ប្តូរសីតុណ្ហភាពនៃគំរូគឺជាផលវិបាកនៃការផ្លាស់ប្តូរថាមពលខាងក្នុងនៃសារធាតុដែលមានរចនាសម្ព័ន្ធម៉ាញ៉េទិចនៅក្រោមឥទ្ធិពលនៃវាលមួយ។ ទោះយ៉ាងណាក៏ដោយពីមុន ការប្រើប្រាស់ជាក់ស្តែងបាតុភូតនេះនៅតែឆ្ងាយ។ Langevin (1905) គឺជាអ្នកដំបូងដែលបង្ហាញថាការផ្លាស់ប្តូរមេដែកនៃវត្ថុធាតុប៉ារ៉ាម៉ាញេទិកនាំទៅរកការផ្លាស់ប្តូរសីតុណ្ហភាពនៃគំរូ។

ការធ្វើឱ្យត្រជាក់ម៉ាញេទិកខ្លួនឯងត្រូវបានស្នើឡើងស្ទើរតែ 50 ឆ្នាំបន្ទាប់ពីការរកឃើញនៃ FEM ដោយឯករាជ្យដោយអ្នកវិទ្យាសាស្ត្រជនជាតិអាមេរិកពីរនាក់ Peter Debye (1926) និង William Giauque (1927) ជាមធ្យោបាយមួយដើម្បីសម្រេចបាននូវសីតុណ្ហភាពក្រោមចំណុចក្តៅនៃអេលីយ៉ូមរាវ។ Gioc និង McDougall គឺជាមនុស្សដំបូងគេដែលបង្ហាញការពិសោធន៍ម៉ាស៊ីនត្រជាក់ម៉ាញេទិកដំបូងគេក្នុងឆ្នាំ 1933 ។ (បន្តិចក្រោយមក នេះត្រូវបានធ្វើដោយ de Haas (1933) និង Kurti (1934)។ ក្នុងអំឡុងពេលពិសោធន៍នេះ វាអាចឡើងដល់សីតុណ្ហភាព 0.25 K ហើយបូមអេលីយ៉ូមរាវនៅសីតុណ្ហភាព 1.5 K ត្រូវបានគេប្រើជាកំដៅ។ -ការដកសារធាតុ Tablet ដែលមានអំបិលម៉ាញ៉េទិចស្ថិតក្នុងស្ថានភាពលំនឹងកម្ដៅជាមួយនឹងសារធាតុកម្ដៅ ដរាបណាមានដែនម៉ាញេទិចខ្លាំងនៅក្នុងសូលីណូយ ហើយនៅពេលដែលសូលុយស្យុងបានរំសាយចេញ ថេប្លេតម៉ាញេទិកត្រូវបានអ៊ីសូឡង់កម្ដៅ ហើយសីតុណ្ហភាពរបស់វាថយចុះ។ បច្ចេកទេសនេះហៅថា adiabatic demagnetization cooling គឺជាបច្ចេកទេសមន្ទីរពិសោធន៍ស្ដង់ដារដែលប្រើដើម្បីទទួលបានទំនើប។ សីតុណ្ហភាពទាប. ទោះជាយ៉ាងណាក៏ដោយ ថាមពលនៃទូទឹកកកបែបនេះ និងជួរសីតុណ្ហភាពប្រតិបត្តិការរបស់វាគឺតូចពេកសម្រាប់កម្មវិធីឧស្សាហកម្ម។

វិធីសាស្រ្តស្មុគ្រស្មាញបន្ថែមទៀត រួមទាំងការបង្កើតឡើងវិញនូវកម្ដៅ និងការផ្លាស់ប្តូររង្វិលនៅក្នុងដែនម៉ាញេទិក ត្រូវបានស្នើឡើងក្នុងទសវត្សរ៍ទី 60 នៃសតវត្សទីចុងក្រោយ។ J. Brown មកពីអង្គការ NASA ក្នុងឆ្នាំ 1976 បានបង្ហាញទូទឹកកកម៉ាញេទិចបង្កើតឡើងវិញដែលដំណើរការនៅជិតសីតុណ្ហភាពបន្ទប់ជាមួយនឹងជួរសីតុណ្ហភាពប្រតិបត្តិការ 50 K។ ថាមពលនៃទូទឹកកក និងប្រសិទ្ធភាពរបស់វាក្នុងករណីនេះក៏មានកម្រិតទាបផងដែរ ចាប់តាំងពីជម្រាលសីតុណ្ហភាពត្រូវតែរក្សាដោយ លាយអង្គធាតុរាវដកកំដៅ ហើយពេលវេលាដែលត្រូវការដើម្បីសាក និងបញ្ចេញមេដែកគឺវែងពេក។ ឧបករណ៍ទូរទឹកកកខ្នាតតូចថាមពលទាបត្រូវបានសាងសង់ក្នុងទសវត្សរ៍ទី 80-90 នៅមជ្ឈមណ្ឌលស្រាវជ្រាវជាច្រើន៖ មន្ទីរពិសោធន៍ជាតិ Los Alamos, មន្ទីរពិសោធន៍កងទ័ពជើងទឹកនៅ Annapolis, Oak Ridge National Lab, អវកាសយានិក (សហរដ្ឋអាមេរិកទាំងអស់), Toshiba (ប្រទេសជប៉ុន) ។

បច្ចុប្បន្ននេះ ការងារលើទូទឹកកកម៉ាញេទិកខ្នាតតូចសម្រាប់កម្មវិធីអវកាស ដែលដំណើរការលើគោលការណ៍នៃ demagnetization adiabatic ត្រូវបានផ្តល់មូលនិធិដោយមជ្ឈមណ្ឌលស្រាវជ្រាវរបស់ NASA ជាច្រើន។ ការស្រាវជ្រាវលើលទ្ធភាពនៃទូទឹកកកម៉ាញេទិកសម្រាប់កម្មវិធីពាណិជ្ជកម្មកំពុងត្រូវបានធ្វើឡើងដោយសាជីវកម្មអវកាសអាមេរិក (សហរដ្ឋអាមេរិក, Wisconsin) និងសាកលវិទ្យាល័យ Victoria (កាណាដា)។ ការសិក្សាសម្ភារៈសម្រាប់វត្ថុរាវធ្វើការនៃទូទឹកកកម៉ាញេទិកពីទិដ្ឋភាពដែលបានអនុវត្តបច្ចុប្បន្នកំពុងត្រូវបានសិក្សាយ៉ាងយកចិត្តទុកដាក់ដោយមន្ទីរពិសោធន៍ Ames (Ames, Iowa) សាកលវិទ្យាល័យ Three Rivers ក្នុងទីក្រុង Quebec (កាណាដា) NIST (Gathersburg, MD) និងក្រុមហ៊ុន " បច្ចេកវិទ្យា និងប្រឹក្សាម៉ាញេទិកកម្រិតខ្ពស់” (AMT&C)។

នៅឆ្នាំ 1997 សាជីវកម្មអវកាសអាមេរិកបានបង្ហាញនូវទូទឹកកកម៉ាញេទិចដែលមានអនុភាព (600 វ៉ាត់) ដែលដំណើរការនៅជិតសីតុណ្ហភាពបន្ទប់។ ប្រសិទ្ធភាពនៃទូទឹកកកនេះគឺអាចប្រៀបធៀបទៅនឹងទូទឹកកក freon ធម្មតា។ ដោយប្រើម៉ាស៊ីនបង្កើតឡើងវិញម៉ាញេទិកសកម្ម (ឧបករណ៍នេះរួមបញ្ចូលគ្នានូវមុខងាររបស់ម៉ាស៊ីនកំដៅ និងវត្ថុរាវដំណើរការ) ទូទឹកកកនេះដំណើរការលើសពី 1500 ម៉ោង ដោយផ្តល់នូវជួរសីតុណ្ហភាពប្រតិបត្តិការ 10 K នៅជិតសីតុណ្ហភាពបន្ទប់ ថាមពល 600 វ៉ាត់ ប្រសិទ្ធភាព។ ប្រហែល 35% ទាក់ទងទៅនឹងវដ្ត Carnot ជាមួយនឹងការផ្លាស់ប្តូរវាលម៉ាញេទិកនៃ 5 Tesla ។ ឧបករណ៍ដែលបានពិពណ៌នាបានប្រើ solenoid superconducting ហើយ gadolinium លោហៈកម្រ (Gd) ត្រូវបានគេប្រើជាសារធាតុរាវធ្វើការ។ ហ្គាដូលីញ៉ូមសុទ្ធត្រូវបានប្រើប្រាស់ក្នុងសមត្ថភាពនេះមិនត្រឹមតែដោយអវកាសយានិកប៉ុណ្ណោះទេ ថែមទាំងដោយអង្គការណាសា កងទ័ពជើងទឹក និងមន្ទីរពិសោធន៍ផ្សេងទៀត ដោយសារលក្ខណៈសម្បត្តិម៉ាញ៉េទិចរបស់វា ពោលគឺសីតុណ្ហភាពគុយរីសមរម្យ (ប្រហែល 20 អង្សាសេ) និងឥទ្ធិពលមេដែកដ៏សំខាន់គួរសម។

ទំហំនៃ MCE ហើយដូច្នេះប្រសិទ្ធភាពនៃដំណើរការត្រជាក់នៅក្នុងទូទឹកកកម៉ាញេទិកត្រូវបានកំណត់ដោយលក្ខណៈសម្បត្តិនៃវត្ថុរាវដំណើរការម៉ាញ៉េទិច។ នៅឆ្នាំ 1997 មន្ទីរពិសោធន៍ Ames បានរាយការណ៍ពីការរកឃើញនៃឥទ្ធិពលមេដែកដ៏ធំនៅក្នុងសមាសធាតុ Gd5 (SiхGe1-x)4 ។ សីតុណ្ហភាពនៃការបញ្ជាទិញម៉ាញេទិកនៃវត្ថុធាតុទាំងនេះអាចប្រែប្រួលយ៉ាងទូលំទូលាយពី 20 K ទៅសីតុណ្ហភាពបន្ទប់ដោយសារតែការផ្លាស់ប្តូរសមាមាត្រនៃសារធាតុស៊ីលីកុន (Si) និង germanium (Ge) ។ លោហៈធាតុ gadolinium ដែលជាសមាសធាតុ intermetallic មួយចំនួនដែលមានមូលដ្ឋានលើធាតុដ៏កម្រ ប្រព័ន្ធនៃសមាសធាតុ silicide-germanide Gd5(Ge-Si)4 ក៏ដូចជា La(Fe-Si)13 បច្ចុប្បន្នត្រូវបានគេចាត់ទុកថាជាការសន្យាបំផុតសម្រាប់ការប្រើប្រាស់ជាការងារ។ វត្ថុរាវ។ ការប្រើប្រាស់សម្ភារៈទាំងនេះអនុញ្ញាតឱ្យអ្នកពង្រីកជួរសីតុណ្ហភាពប្រតិបត្តិការនៃទូទឹកកក និងធ្វើឱ្យដំណើរការសេដ្ឋកិច្ចរបស់វាប្រសើរឡើង។

ទោះជាយ៉ាងណាក៏ដោយ ចំណាំថា ការងារត្រួសត្រាយផ្លូវលើការស្វែងរកយ៉ាន់ស្ព័រដែលមានប្រសិទ្ធភាពសម្រាប់វត្ថុរាវដំណើរការនៃទូទឹកកកម៉ាញេទិកត្រូវបានអនុវត្តជាច្រើនឆ្នាំមុននៅមហាវិទ្យាល័យរូបវិទ្យានៃសាកលវិទ្យាល័យម៉ូស្គូ។ លទ្ធផលពេញលេញបំផុតនៃការសិក្សាទាំងនេះត្រូវបានបង្ហាញនៅក្នុងវិញ្ញាបនប័ត្របណ្ឌិតរបស់អ្នកស្រាវជ្រាវឈានមុខគេនៅមហាវិទ្យាល័យរូបវិទ្យានៃសាកលវិទ្យាល័យរដ្ឋម៉ូស្គូ A.M. Tishin ក្នុងឆ្នាំ 1994 ។ ការងារនេះបានវិភាគការរួមផ្សំគ្នាជាច្រើនដែលអាចធ្វើទៅបាននៃផែនដីកម្រ និងលោហធាតុម៉ាញេទិក និងវត្ថុធាតុផ្សេងទៀត ដើម្បីស្វែងរកយ៉ាន់ស្ព័រល្អបំផុតសម្រាប់ការអនុវត្តភាពត្រជាក់ម៉ាញេទិកក្នុងជួរសីតុណ្ហភាពផ្សេងៗគ្នា។ វាត្រូវបានគេរកឃើញជាពិសេសថាក្នុងចំណោមវត្ថុធាតុដើមដែលមានលក្ខណៈសម្បត្តិម៉ាញ៉េទិចខ្ពស់ សមាសធាតុ Fe49Rh51 (យ៉ាន់ស្ព័រនៃជាតិដែកជាមួយរ៉ូដ្យូម) មានឥទ្ធិពលម៉ាញ៉េទិកជាក់លាក់បំផុត (ឧទាហរណ៍ក្នុងមួយឯកតាដែនម៉ាញេទិក) ។ តម្លៃ MCE ជាក់លាក់សម្រាប់សមាសធាតុនេះគឺធំជាងនៅក្នុងសមាសធាតុ silicide-germanide ច្រើនដង។ យ៉ាន់ស្ព័រនេះមិនអាចប្រើប្រាស់ក្នុងការអនុវត្តបានទេ ដោយសារតម្លៃខ្ពស់របស់វា ក៏ដូចជាឥទ្ធិពល hysteresis សំខាន់ៗនៅក្នុងវា ទោះបីជាយ៉ាងណាក៏ដោយ វាអាចបម្រើជាប្រភេទនៃស្តង់ដារដែលលក្ខណៈសម្បត្តិម៉ាញ៉េទិចនៃវត្ថុធាតុដែលកំពុងសិក្សាគួរតែត្រូវបានប្រៀបធៀប។

ទីបំផុតនៅក្នុងខែមករានៃឆ្នាំនេះ ទស្សនាវដ្ដី Science News (v.161, n.1, p.4, 2002) បានរាយការណ៍ពីការបង្កើតនៅក្នុងសហរដ្ឋអាមេរិកនៃគ្រួសារទីមួយរបស់ពិភពលោក (ពោលគឺអាចអនុវត្តមិនត្រឹមតែសម្រាប់វិទ្យាសាស្រ្តប៉ុណ្ណោះទេ ប៉ុន្តែក៏មានផងដែរ សម្រាប់គោលបំណងប្រចាំថ្ងៃ) ទូទឹកកក។ គំរូការងារនៃទូទឹកកកបែបនេះត្រូវបានផលិតរួមគ្នាដោយសាជីវកម្មអវកាសអាមេរិក និងមន្ទីរពិសោធន៍ Ames ហើយត្រូវបានបង្ហាញជាលើកដំបូងនៅក្នុងសន្និសីទ។ G8នៅទីក្រុង Detroit ក្នុងខែឧសភា ឆ្នាំ ២០០២។ គំរូការងារនៃទូទឹកកកម៉ាញេទិកក្នុងផ្ទះដែលបានស្នើឡើងដំណើរការនៅសីតុណ្ហភាពបន្ទប់ និងប្រើមេដែកអចិន្ត្រៃយ៍ជាប្រភពវាល។ និយាយអំពីសមិទ្ធិផលបដិវត្តន៍នេះ សាស្ត្រាចារ្យ Karl Schneidner មកពីមន្ទីរពិសោធន៍ Ames បាននិយាយថា “យើងកំពុងឃើញព្រឹត្តិការណ៍ជាប្រវត្តិសាស្ត្រមួយក្នុងការអភិវឌ្ឍន៍បច្ចេកវិទ្យា។ ពីមុនបានបង្ហាញឧបករណ៍ទូរទឹកកកម៉ាញេទិកបានប្រើមេដែក superconducting ដ៏ធំ ប៉ុន្តែទូទឹកកកម៉ាញេទិកថ្មីនេះគឺជាលើកដំបូងដែលប្រើអចិន្ត្រៃយ៍។ មេដែកដែលមិនទាមទារភាពត្រជាក់។"

ឧបករណ៍នេះត្រូវបានកោតសរសើរយ៉ាងខ្លាំងដោយអ្នកជំនាញ និងរដ្ឋមន្ត្រីក្រសួងថាមពលសហរដ្ឋអាមេរិក។ ការប៉ាន់ប្រមាណបង្ហាញថាការប្រើប្រាស់ទូទឹកកកម៉ាញេទិកនឹងកាត់បន្ថយការប្រើប្រាស់ថាមពលសរុបនៅក្នុងសហរដ្ឋអាមេរិក 5% ។ វាត្រូវបានគ្រោងទុកថា ភាពត្រជាក់ម៉ាញេទិកអាចត្រូវបានប្រើនៅក្នុងវិស័យជាច្រើននៃសកម្មភាពរបស់មនុស្ស - ជាពិសេសនៅក្នុងធុងទឹកអ៊ីដ្រូសែន ឧបករណ៍ត្រជាក់សម្រាប់កុំព្យូទ័រល្បឿនលឿន និងឧបករណ៍ដែលមានមូលដ្ឋានលើ SQUID ម៉ាស៊ីនត្រជាក់សម្រាប់លំនៅដ្ឋាន និង កន្លែងផលិត, ប្រព័ន្ធត្រជាក់សម្រាប់ យានជំនិះនៅក្នុងទូទឹកកកគ្រួសារ និងឧស្សាហកម្ម។ល។ គួរកត់សម្គាល់ថាការងារលើឧបករណ៍ទូរទឹកកកម៉ាញេទិកត្រូវបានផ្តល់មូលនិធិដោយក្រសួងថាមពលសហរដ្ឋអាមេរិកអស់រយៈពេល 20 ឆ្នាំ។

ការរចនាទូទឹកកក។

ទូទឹកកកម៉ាញេទិកគំរូដើមដែលបានបង្កើតប្រើប្រាស់រចនាសម្ព័ន្ធកង់វិល។ វាមានកង់ដែលមានផ្នែកជាមួយម្សៅ gadolinium ក៏ដូចជាមេដែកអចិន្ត្រៃយ៍ដ៏មានឥទ្ធិពល។

ការរចនាត្រូវបានរចនាឡើងតាមរបៀបដែលកង់បង្វិលតាមចន្លោះការងាររបស់មេដែកដែលវាលម៉ាញេទិកត្រូវបានប្រមូលផ្តុំ។ នៅពេលដែលផ្នែកជាមួយ gadolinium ចូលទៅក្នុងដែនម៉ាញេទិក ឥទ្ធិពលម៉ាញ៉េទិចកើតឡើងនៅក្នុង gadolinium - វាឡើងកំដៅ។ កំដៅនេះត្រូវបានយកចេញដោយឧបករណ៍ផ្លាស់ប្តូរកំដៅដោយទឹកត្រជាក់។ នៅពេលដែល gadolinium ចាកចេញពីតំបន់ដែនម៉ាញេទិក ឥទ្ធិពលម៉ាញ៉េទិចនៃសញ្ញាផ្ទុយកើតឡើង ហើយវត្ថុធាតុត្រូវបានត្រជាក់បន្ថែមទៀត ធ្វើឱ្យឧបករណ៍ផ្លាស់ប្តូរកំដៅត្រជាក់ជាមួយនឹងលំហូរទឹកទីពីរនៅក្នុងវា។ លំហូរនេះពិតជាត្រូវបានប្រើដើម្បីធ្វើឱ្យបន្ទប់ត្រជាក់នៃទូទឹកកកម៉ាញេទិក។ ឧបករណ៍បែបនេះមានលក្ខណៈតូចចង្អៀត និងដំណើរការស្ទើរតែដោយស្ងៀមស្ងាត់ និងគ្មានរំញ័រ ដែលបែងចែកវាឱ្យមានលក្ខណៈអំណោយផលពីទូទឹកកកវដ្តឧស្ម័នដែលប្រើសព្វថ្ងៃ។

សាស្ត្រាចារ្យ Karl Schneidner មកពី Ames Laboratory និយាយថា "មេដែកអចិន្ត្រៃយ៍ និងវត្ថុរាវដំណើរការ gadolinium មិនតម្រូវឱ្យមានការបញ្ចូលថាមពលទេ" សាស្ត្រាចារ្យ Karl Schneidner មកពី Ames Laboratory ត្រូវការដើម្បីបង្វិលកង់ និងផ្តល់ថាមពលដល់ម៉ាស៊ីនបូមទឹក។

បច្ចេកវិទ្យានេះត្រូវបានសាកល្បងជាលើកដំបូងនៅក្នុងខែកញ្ញា 2001 ។ បច្ចុប្បន្ន ពេលវេលាកំពុងដំណើរការធ្វើការលើការពង្រីកសមត្ថភាពរបស់វាបន្ថែមទៀត៖ ដំណើរការបច្ចេកវិជ្ជាសម្រាប់ការផលិតពាណិជ្ជកម្មនៃហ្គាដូលីញ៉ូមសុទ្ធ និងសមាសធាតុចាំបាច់របស់វាកំពុងត្រូវបានកែលម្អ ដែលនឹងអនុញ្ញាតឱ្យសម្រេចបាននូវតម្លៃ MCE កាន់តែច្រើនក្នុងតម្លៃទាប។ ក្នុងពេលជាមួយគ្នានេះ បុគ្គលិកមន្ទីរពិសោធន៍ Ames បានសាងសង់មេដែកអចិន្ត្រៃយ៍ ដែលមានសមត្ថភាពបង្កើតដែនម៉ាញេទិចដ៏រឹងមាំ។ មេដែកថ្មីបង្កើតវាលខ្លាំងជាងមេដែកពីរដងក្នុងការរចនាទូទឹកកកម៉ាញេទិកមុន (2001) ដែលមានសារៈសំខាន់ខ្លាំងណាស់ព្រោះ ទំហំនៃដែនម៉ាញេទិកកំណត់ប៉ារ៉ាម៉ែត្រទូទឹកកកដូចជាប្រសិទ្ធភាពនិងទិន្នផលថាមពល។ ពាក្យសុំប៉ាតង់ត្រូវបានដាក់សម្រាប់ដំណើរការនៃការទទួលបានសមាសធាតុសម្រាប់សារធាតុរាវការងារ Gd5(Si2Ge2) និងការរចនានៃមេដែកអចិន្ត្រៃយ៍។

គុណសម្បត្តិ គុណវិបត្តិ និងកម្មវិធី។

ទូទឹកកកម៉ាញេទិកទាំងអស់អាចបែងចែកជាពីរថ្នាក់ទៅតាមប្រភេទម៉ាញេទិចដែលប្រើ៖ ប្រព័ន្ធដែលប្រើមេដែកទំនើប និងប្រព័ន្ធប្រើមេដែកអចិន្ត្រៃយ៍។ ទីមួយនៃពួកគេមានជួរធំទូលាយនៃសីតុណ្ហភាពប្រតិបត្តិការនិងថាមពលទិន្នផលខ្ពស់ទាក់ទង។ ពួកវាអាចត្រូវបានប្រើឧទាហរណ៍នៅក្នុងប្រព័ន្ធម៉ាស៊ីនត្រជាក់សម្រាប់បន្ទប់ធំ ៗ និងនៅក្នុងឧបករណ៍ផ្ទុក។ ផលិតផលអាហារ. ប្រព័ន្ធត្រជាក់មេដែកអចិន្រ្តៃយ៍មានជួរសីតុណ្ហភាពមានកំណត់ (មិនលើសពី 30 ° C ក្នុងមួយវដ្ត) ហើយជាគោលការណ៍ អាចត្រូវបានប្រើនៅក្នុងឧបករណ៍ដែលមាន ថាមពលមធ្យម(រហូតដល់ 100 វ៉ាត់) - ដូចជាទូទឹកកកក្នុងឡាន និងទូទឹកកកចល័តសម្រាប់ពិសារអាហារ។ ប៉ុន្តែពួកគេទាំងពីរមានគុណសម្បត្តិមួយចំនួនលើប្រព័ន្ធទូរទឹកកកចំហាយឧស្ម័នបែបប្រពៃណី៖

គ្រោះថ្នាក់បរិស្ថានទាប៖ វត្ថុរាវដែលដំណើរការគឺរឹង ហើយអាចញែកបានយ៉ាងងាយស្រួលពី បរិស្ថាន. លោហធាតុ Lanthanide ដែលប្រើជាវត្ថុរាវធ្វើការមានជាតិពុលទាប ហើយអាចប្រើឡើងវិញបានបន្ទាប់ពីការបោះចោលឧបករណ៍។ ឧបករណ៍ផ្ទេរកំដៅត្រូវតែមាន viscosity ទាប និងចរន្តកំដៅគ្រប់គ្រាន់ ដែលត្រូវគ្នាយ៉ាងល្អទៅនឹងលក្ខណៈសម្បត្តិនៃទឹក អេលីយ៉ូម ឬខ្យល់។ ក្រោយមកទៀតគឺសមស្របនឹងបរិស្ថាន។

ប្រសិទ្ធភាពខ្ពស់។ កំដៅ Magnetocaloric និងត្រជាក់គឺអនុវត្តដំណើរការទែរម៉ូឌីណាមិកបញ្ច្រាស ផ្ទុយទៅនឹងដំណើរការនៃការបង្ហាប់ចំហាយទឹកនៅក្នុងវដ្តប្រតិបត្តិការនៃទូទឹកកកចំហាយឧស្ម័ន។ ការគណនាទ្រឹស្តី និងការសិក្សាពិសោធន៍បង្ហាញថា ឯកតាត្រជាក់ម៉ាញេទិកត្រូវបានកំណត់លក្ខណៈដោយប្រសិទ្ធភាពខ្ពស់ជាង។ និងប្រសិទ្ធភាព។ ជាពិសេសនៅសីតុណ្ហភាពបន្ទប់ ទូទឹកកកម៉ាញេទិកមានសក្តានុពល 20-30% មានប្រសិទ្ធភាពជាងឧបករណ៍ដែលដំណើរការក្នុងវដ្តនៃចំហាយឧស្ម័ន។ បច្ចេកវិទ្យាម៉ាញេទិកត្រជាក់អាចមានប្រសិទ្ធភាពខ្លាំងនាពេលអនាគតដែលនឹងកាត់បន្ថយការចំណាយលើការដំឡើងបែបនេះយ៉ាងខ្លាំង។

អាយុកាលសេវាកម្មយូរ។ បច្ចេកវិទ្យានេះពាក់ព័ន្ធនឹងការប្រើប្រាស់ផ្នែកផ្លាស់ទីតិចតួច និងប្រេកង់ប្រតិបត្តិការទាបនៅក្នុងឧបករណ៍ត្រជាក់ ដែលកាត់បន្ថយការពាក់របស់វាយ៉ាងខ្លាំង។

ភាពបត់បែននៃបច្ចេកវិទ្យា។ វាអាចទៅរួចក្នុងការប្រើប្រាស់ការរចនាផ្សេងៗនៃទូទឹកកកម៉ាញេទិកអាស្រ័យលើគោលបំណង។

លក្ខណៈសម្បត្តិដែលមានប្រយោជន៍នៃការបង្កក។ បច្ចេកវិទ្យាម៉ាញេទិកអនុញ្ញាតឱ្យត្រជាក់ និងត្រជាក់នៃសារធាតុផ្សេងៗ (ទឹក ខ្យល់ សារធាតុគីមី) ជាមួយនឹងការផ្លាស់ប្តូរតិចតួចសម្រាប់ករណីនីមួយៗ។ ផ្ទុយទៅវិញ វដ្ដនៃម៉ាស៊ីនត្រជាក់ចំហាយ-ឧស្ម័នដ៏មានប្រសិទ្ធភាព ទាមទារដំណាក់កាលដាច់ដោយឡែកជាច្រើន ឬល្បាយនៃសារធាតុត្រជាក់ធ្វើការខុសៗគ្នា ដើម្បីអនុវត្តនីតិវិធីដូចគ្នា។

ការរីកចម្រើនយ៉ាងឆាប់រហ័សក្នុងការអភិវឌ្ឍ superconductivity និងការកែលម្អលក្ខណៈសម្បត្តិម៉ាញ៉េទិចនៃមេដែកអចិន្ត្រៃយ៍។ បច្ចុប្បន្ននេះក្រុមហ៊ុនពាណិជ្ជកម្មល្បី ៗ មួយចំនួនកំពុងធ្វើឱ្យប្រសើរឡើងដោយជោគជ័យនូវលក្ខណៈសម្បត្តិរបស់មេដែក NdFeB (មេដែកអចិន្ត្រៃយ៍ដែលមានប្រសិទ្ធភាពបំផុត) និងធ្វើការលើការរចនារបស់ពួកគេ។ រួមជាមួយនឹងការរីកចម្រើនដ៏ល្បីនៅក្នុងវិស័យនៃ superconductivity នេះអនុញ្ញាតឱ្យយើងសង្ឃឹមថានឹងធ្វើឱ្យប្រសើរឡើងនូវគុណភាពនៃទូទឹកកកម៉ាញេទិកនិងក្នុងពេលតែមួយកាត់បន្ថយការចំណាយរបស់ពួកគេ។

គុណវិបត្តិនៃការត្រជាក់ម៉ាញេទិក។

• តម្រូវការសម្រាប់ការការពារប្រភពម៉ាញ៉េទិច។
• តម្លៃបច្ចុប្បន្ននៃប្រភពវាលម៉ាញេទិកគឺខ្ពស់គួរសម។
• ជួរមានកំណត់នៃការផ្លាស់ប្តូរសីតុណ្ហភាពនៅក្នុងវដ្តត្រជាក់មួយនៅក្នុងប្រព័ន្ធមេដែកអចិន្ត្រៃយ៍។ (មិនលើសពី 30 ° C) ។

តើ​រុស្ស៊ី​ឯករាជ្យ​នឹង​អភិវឌ្ឍ​បច្ចេកវិទ្យា​ដែល​មាន​ជោគជ័យ​ខ្ពស់​ឬ​ទេ?

នៅក្នុងប្រទេសរបស់យើងរហូតមកដល់ពេលនេះបញ្ហានៃភាពត្រជាក់ម៉ាញេទិកមានតែនៅកម្រិតនៃមន្ទីរពិសោធន៍វិទ្យាសាស្ត្រប៉ុណ្ណោះទោះបីជាវាជាអ្នកវិទ្យាសាស្ត្ររុស្ស៊ីនៅដើមទសវត្សរ៍ទី 90 ដែលបានអនុវត្តការងារដំបូងលើទ្រឹស្តីនិងការអនុវត្តនៃការប្រើប្រាស់ FEM ដើម្បីបង្កើតម៉ាស៊ីនត្រជាក់ម៉ាញេទិកក៏ដោយ។ អ្នកបង្កើតគំរូការងារនៃទូទឹកកកម៉ាញេទិកដែលបានពិភាក្សាខាងលើបានធ្វើការដោយសហការជាមួយបុគ្គលិកនៃក្រុមហ៊ុន "Advanced Magnetic Technologies and Consultations" និងមហាវិទ្យាល័យរូបវិទ្យានៃសាកលវិទ្យាល័យរដ្ឋម៉ូស្គូអស់រយៈពេលជាច្រើនឆ្នាំ។ ជាអកុសលនៅក្នុងប្រទេសរុស្ស៊ីការអភិវឌ្ឍន៍បែបនេះត្រូវបានអនុវត្តក្នុងកម្រិតមិនគ្រប់គ្រាន់ដោយសារតែខ្វះមូលនិធិចាំបាច់។ គ្មានការងឿងឆ្ងល់ទេថា ដោយមានការគាំទ្រផ្នែកហិរញ្ញវត្ថុសមស្របពីរដ្ឋាភិបាល ឬរចនាសម្ព័ន្ធពាណិជ្ជកម្ម ការអភិវឌ្ឍន៍បច្ចេកវិទ្យា និងការផលិតទូទឹកកកម៉ាញេទិកនៅក្នុងប្រទេសរុស្ស៊ីគឺពិតជាអាចធ្វើទៅបាន។ តាមគំនិតរបស់យើង ចាំបាច់ត្រូវមានការចូលរួមពីភាគីដែលចាប់អារម្មណ៍ទាំងអស់ក្នុងការងារក្នុងទិសដៅនេះនាពេលខាងមុខ។

ប្រហែលជាថ្ងៃណាមួយយើងនឹងមានទូទឹកកកនៅផ្ទះដែលមិនដំណើរការលើសមាសធាតុគីមី និងម៉ាស៊ីនត្រជាក់ឧស្សាហកម្ម។ ពួកវានឹងដំណើរការលើមូលដ្ឋាននៃប្រព័ន្ធត្រជាក់ម៉ាញេទិក ដែលតាមនោះនឹងប្រើប្រហែលមេដែកដូចគ្នាដែលយើងភាគច្រើនលេងជាមួយកាលពីកុមារភាព ដោយភ្ជាប់ពួកវាទៅនឹងវត្ថុលោហៈធំៗ និងលើកវត្ថុលោហៈតូចៗ ដោយមានជំនួយពីពួកគេ។

តាមរយៈការប្រើប្រាស់មេដែកទៅនឹងវត្ថុលោហៈ យើងពិតជាបានធ្វើឱ្យវត្ថុលោហៈទាំងនោះឡើងកំដៅដោយមិនដឹងខ្លួន។ ហើយមិនត្រឹមតែដោយសារតែពួកគេកាន់វត្ថុទាំងនេះនៅក្នុងដៃក្តៅរបស់ពួកគេនោះទេ។ ការពិតគឺថាវាលម៉ាញេទិកអាចកំដៅលោហៈ។ ហើយបាតុភូតនេះត្រូវបានគេហៅថាឥទ្ធិពលម៉ាញ៉េទិក។ នៅពេលដែលលោហៈមួយសម្រាក និងមិនត្រូវបានប៉ះពាល់ដោយការរំញោចខាងក្រៅ អេឡិចត្រុងរបស់វាផ្លាស់ទីក្នុងទិសដៅដែលអាចធ្វើទៅបាន។

ទោះយ៉ាងណាក៏ដោយ នៅពេលអ្នកនាំមេដែកមកជិតវា លោហៈត្រូវបានប៉ះពាល់នឹងដែនម៉ាញេទិក អេឡិចត្រុងពិតជាតម្រង់ជួរជាជួរក្នុងទិសដៅដូចគ្នា។ នេះគឺជាការផ្លាស់ប្តូរនៅក្នុង entropy ឬនិយាយម្យ៉ាងទៀតការកំណត់នៃអេឡិចត្រុងនៅក្នុងលទ្ធភាពនៃចលនាដោយសេរី។ ទោះយ៉ាងណាក៏ដោយ ការកំណត់នេះមិនស្ថិតស្ថេរទេ។ មែនហើយ ឥឡូវនេះ អេឡិចត្រុងមិនអាចផ្លាស់ទីក្នុងទិសដៅណាមួយដែលពួកគេ "ចង់" ប៉ុន្តែពួកគេនៅតែអាចផ្លាស់ទីក្នុងទិសដៅផ្សេងទៀត។ ក្នុងករណីនេះ entropy កើនឡើងដោយការបង្កើនរំញ័រនៃអាតូម។ ហើយការរំញ័រនៃអាតូម ឬជាថាមពលនៃរំញ័រ ឬចលនារបស់វា មានឈ្មោះទូទៅជាង - កំដៅ។

ដូច្នេះប្រសិនបើយើងនាំយកមេដែកទៅលោហៈនោះវាចាប់ផ្តើមឡើងកំដៅ។ ឥទ្ធិពលកំដៅនៅពេលប្រើលោហធាតុភាគច្រើនគឺមានការធ្វេសប្រហែស ប៉ុន្តែមានលោហធាតុដែលឡើងកំដៅខ្លាំងក្នុងករណីនេះ។ លោហធាតុបែបនេះរួមបញ្ចូលឧទាហរណ៍ gadolinium ។ វាហាក់ដូចជាថាឥទ្ធិពលម៉ាញ៉េទិចគឺសមរម្យជាងសម្រាប់ចម្អិនអាហារជាជាងការបង្កកវា។

ទោះជាយ៉ាងណាក៏ដោយឥទ្ធិពលនេះក៏អាចមានឥទ្ធិពលផ្ទុយដែរ។ ប្រសិនបើលោហៈធាតុមួយត្រូវបានប៉ះពាល់នឹងដែនម៉ាញេទិក ហើយវាលត្រូវបានដកចេញ នោះលោហៈចាប់ផ្តើមត្រជាក់។

ទូទឹកកកម៉ាញេទិកភាគច្រើនបច្ចុប្បន្នកំពុងត្រូវបានសាកល្បងនៅក្នុងមន្ទីរពិសោធន៍វិទ្យាសាស្ត្រអាចធ្វើឲ្យវត្ថុតូចៗត្រជាក់ដោយប្រើវិធីសាស្ត្រនេះ។ សារធាតុពិសេសមួយ ដែលភាគច្រើនជាញឹកញាប់ អេលីយ៉ូម ត្រូវបានអនុវត្តទៅលោហៈដែលប៉ះពាល់នឹងដែនម៉ាញេទិក។ សារធាតុនេះដកយកកំដៅខ្លាំងពេក លោហៈធាតុត្រជាក់ ហើយបន្ទាប់មកវាលម៉ាញេទិកត្រូវបានយកចេញ ធ្វើឱ្យលោហៈត្រជាក់ខ្លាំង។

ត្រជាក់ល្មមប្រើជាម៉ាស៊ីនត្រជាក់។ គោលការណ៍នៃភាពត្រជាក់ម៉ាញេទិកត្រូវបានគេស្គាល់អស់មួយរយៈមកហើយ ប៉ុន្តែការប្រើប្រាស់របស់វានៅផ្ទះនៅតែហាក់ដូចជាសុបិននៃបំពង់។ សង្ឃឹមថា សមត្ថភាពចុងក្រោយនៃប្រព័ន្ធត្រជាក់ម៉ាញេទិក ប្រសិទ្ធភាព ភាពស្ងប់ស្ងាត់ និងការកាត់បន្ថយតម្រូវការសម្រាប់ទូរទឹកកកគីមីនៅថ្ងៃណាមួយអាចនាំពួកគេទៅកាន់ទីផ្សារ។

ការត្រជាក់ម៉ាញេទិក- វិធីសាស្រ្តនៃការទទួលបានសីតុណ្ហភាពទាបនិងទាបបំផុតដោយ adiabatic ។ ការ demagnetization ប៉ារ៉ាម៉ាញេទិក សារធាតុដែលស្នើឡើងដោយ P. Debye និង W. Giauque (P. Debye, W. Giauque, 1926)។ ពីមុនវិធីសាស្រ្តនេះត្រូវបានគេប្រើយ៉ាងទូលំទូលាយដើម្បីទទួលបានសីតុណ្ហភាពពី 1 ទៅ 0.01 K ដោយប្រើប៉ារ៉ាម៉ាញេទិក។ អំបិល។ ដើម្បីសម្រេចបាននូវសីតុណ្ហភាពក្នុងជួរនេះ ពួកគេប្រើជាចម្បងនូវការរំលាយ 3 He ក្នុង 4 He (សូមមើល។ គ្រីស្តាត)ប៉ុន្តែសារៈសំខាន់របស់វាគឺវិធីសាស្រ្តរបស់ M. o ។ រក្សាទុកសម្រាប់ Van Vleck's (សូមមើល។ ប៉ារ៉ាម៉ាញេទិក Van Vleckនិងប៉ារ៉ាម៉ាញេទិកនុយក្លេអ៊ែរ ប្រព័ន្ធ​ដែល​អាច​ទទួល​បាន​សីតុណ្ហភាព​ក្នុង​ជួរ​មីលី-, មីក្រូ- និង​សូម្បី​តែ nanokelvin។

ជាឧទាហរណ៍ សូមពិចារណាលើ demagnetization នៃទង់ដែង។ មានអ៊ីសូតូមស្ថេរភាពពីរនៃទង់ដែង: 63 Cu (69.04%) និង 65 Cu (30.96%) ។ អ៊ីសូតូបទាំងពីរមានការបង្វិលនុយក្លេអ៊ែរ ខ្ញុំ= 3/2, តម្លៃ g-កត្តាទង់ដែងដោយគិតគូរពីការរួមចំណែករបស់អ៊ីសូតូប។ នៅសីតុណ្ហភាព entropy Sទង់ដែងត្រូវបានកំណត់ដោយការតំរង់ទិស។ កម្រិតនៃសេរីភាពនៃមេដែកនុយក្លេអ៊ែរ។ មួយរយៈ ដោយសារអេឡិចត្រូនិច និងដឺក្រេនៃសេរីភាពនៅសីតុណ្ហភាពទាបបែបនេះ គឺពិតជាអវត្តមាន ("កក")។ entropy នៃ mole នៃទង់ដែងត្រូវបានពិពណ៌នាដោយ f-loy

តើ​ម៉ូលេគុល​នុយក្លេអ៊ែរ គុយរី ស្ថិត​នៅ​ត្រង់​ណា? X A*m 2 - នុយក្លេអ៊ែរ មេដែក ,- ថេរម៉ាញេទិក, R - , N A - ថេរ Avogadro, V- ខាងក្រៅ ម៉ាច វាល, ខ- វាលដែលមានប្រសិទ្ធភាពត្រូវបានជម្រុញនៅលើស្នូលទង់ដែងដោយស្នូលជិតខាង។ ការពឹងផ្អែកលើសីតុណ្ហភាពនៃធាតុនៃទង់ដែងដែលដាក់ក្នុងលក្ខខណ្ឌខាងក្រៅផ្សេងៗ។ ម៉ាច វាលដែលបង្ហាញក្នុងរូប។

ដ្យាក្រាម Entropy នៃដំណើរការនៃការត្រជាក់ម៉ាញេទិកនៃប្រព័ន្ធនៃស្នូលទង់ដែងជាមួយ ខ្ញុំ= 3/2 ។ . បន្ទាត់កោង - ភាពអាស្រ័យ entropy សនៅលើសីតុណ្ហភាព ធនៅក្នុងវាលម៉ាញេទិកជាមួយនឹងការបញ្ចូល IN, ស្មើ 8 T, 50 mT និង 0.3 mT ។

ដំណើរការនៃការ demagnetization នុយក្លេអ៊ែរនៃទង់ដែងត្រូវបានអនុវត្តជាដំណាក់កាល។ ដំបូងស្ពាន់ត្រូវបានធ្វើឱ្យត្រជាក់នៅក្នុងដែនម៉ាញេទិកខ្លាំង។ វាល (ទៅចំណុច B ក្នុងរូបភាព) ។ ក្នុងពេលជាមួយគ្នានេះខាងក្រៅ ទូទឹកកកដែលជាធម្មតាជាសារធាតុរំលាយសារធាតុ cryostat យកកំដៅចេញពីទង់ដែង។ បន្ទាប់មកដំណើរការ adiabatic ត្រូវបានអនុវត្ត។ demagnetization (B-C នៅក្នុងរូបភាព) ដែលកើតឡើងខណៈពេលដែលរក្សាធាតុនៃទង់ដែង។ ល្បឿននៃដំណើរការនេះត្រូវបានជ្រើសរើសជាធម្មតាដែលការបាត់បង់កំដៅដោយសារតែចរន្ត Foucault គឺមានការធ្វេសប្រហែស។ សីតុណ្ហភាពចុងក្រោយ ធទៅប្រព័ន្ធរងនៃស្នូលទង់ដែងត្រូវបានកំណត់ដោយតម្លៃនៃវាល demagnetization ដំបូង និងចុងក្រោយ ( ខ H និង INទៅ ) ហើយដោយមិនគិតពីការបាត់បង់កំដៅកំឡុងពេល demagnetization គឺស្មើនឹង

សមត្ថភាពកំដៅនុយក្លេអ៊ែរ ជាមួយទង់ដែងបន្ទាប់ពីការ demagnetization ក៏អាស្រ័យលើទំហំនៃវាលចុងក្រោយ

បន្ទាប់ពី demagnetization ប្រព័ន្ធរងស្នូលអាចត្រូវបានប្រើជា coolant ដើម្បីធ្វើឱ្យត្រជាក់ប្រព័ន្ធផ្សេងទៀត (ដំណើរការ VG) ហើយបន្ទាប់មកទង់ដែងត្រូវបាន magnetized ម្តងទៀត (ដំណើរការ GA) ។ នៅក្នុងរូបភព។ ការពិសោធន៍លើការត្រជាក់ជ្រៅនៃស្នូលទង់ដែង (B-D) ក៏ត្រូវបានបង្ហាញផងដែរ ដែលក្នុងនោះវាអាចទទួលបានសីតុណ្ហភាពនុយក្លេអ៊ែរ 10 nK ។

ជាក់ស្តែង ការអនុវត្តវិធីសាស្រ្ត M. o ។ កំណត់ដោយទំនាក់ទំនងម៉ាញេទិចខ្សោយ។ ប្រព័ន្ធរងជាមួយប្រព័ន្ធរងផ្សេងទៀតនៃរូបធាតុ។ ជាលទ្ធផល នៅពេលដែលប្រព័ន្ធរងនៃស្នូលទង់ដែងត្រូវបានធ្វើឱ្យត្រជាក់ដល់ K ចរន្តអេឡិចត្រុងនៅតែត្រជាក់រហូតដល់ ហើយអេលីយ៉ូមរាវអាចត្រជាក់បានតែ (ដោយសារ លោតសីតុណ្ហភាព Capitsa) ម៉្យាងវិញទៀត បរិមាណកំដៅដែលប្រព័ន្ធនុយក្លេអ៊ែរអាចស្រូបចូលបានកាន់តែតិច សីតុណ្ហភាពកាន់តែទាប។ ដូច្នេះនៅពេលដែល demagnetization នុយក្លេអ៊ែរត្រូវបានប្រើជាវិធីត្រជាក់ សីតុណ្ហភាពនៃប្រព័ន្ធរងនុយក្លេអ៊ែរជាធម្មតាត្រូវបានរក្សាឱ្យជិតទៅនឹងសីតុណ្ហភាពនៃគំរូត្រជាក់។

ពូជមួយក្នុងចំណោមពូជ M. o. គឺជាអ្វីដែលគេហៅថា វិធីសាស្រ្តនៃការធ្វើឱ្យត្រជាក់ស្នូលនៅក្នុងប្រព័ន្ធកូអរដោណេបង្វិល។ វិធីសាស្ត្រមានប្រសិទ្ធភាពនៅពេលទំនាក់ទំនងកម្ដៅនៃប្រព័ន្ធរងនុយក្លេអ៊ែរ (វិល ប្រព័ន្ធនុយក្លេអ៊ែរ) ជាមួយនឹងប្រព័ន្ធរងផ្សេងទៀតនៃបញ្ហាគឺតូចធ្វេសប្រហែស។ នៅក្នុងវិធីសាស្រ្តនេះ ប្រព័ន្ធបង្វិលត្រូវបានប៉ះពាល់ជាបន្តបន្ទាប់ទៅនឹងវាលប្រេកង់វិទ្យុ ដែលអាចត្រូវបានចាត់ទុកថាជាស្ថានី ប្រសិនបើប្រព័ន្ធកូអរដោនេបង្វិលជាមួយប្រេកង់វាលត្រូវបានណែនាំសម្រាប់ការបង្វិល។ នៅពេលប្តូរទៅប្រព័ន្ធកូអរដោនេបង្វិលទៅខាងក្រៅ។ ម៉ាច វាល INវាចាំបាច់ក្នុងការបន្ថែមវាលដែលមានប្រសិទ្ធភាព - ប្រេកង់, -

ដ្យាក្រាមនៃកម្រិតអាតូមនៅក្នុងគ្រីស្តាល់ នឹងជួយយើងឱ្យយល់អំពីវិធីត្រជាក់ដ៏គួរឱ្យចាប់អារម្មណ៍មួយ ដែលអាចបង្កើតបានតែជាមួយនឹងចំណេះដឹងដ៏ល្អនៃមេកានិចកង់ទិចប៉ុណ្ណោះ។

នៅសីតុណ្ហភាពទាបចលនាស្ទើរតែទាំងអស់ឈប់ - ការបកប្រែការបង្វិល។ ទោះបីជាយ៉ាងណាក៏ដោយ សូម្បីតែនៅសីតុណ្ហភាពក្រោម 1 K ក៏ដោយ ការបង្វិលនៃអាតូមនៅតែបន្តមានឥរិយាបទដូចជាអាតូមនៃឧស្ម័នដ៏ល្អ - ពួកគេផ្លាស់ប្តូរថាមពល (ទោះបីជាខ្សោយ) ហើយទីតាំងរបស់ពួកគេនៅក្នុងលំហ (ការព្យាករណ៍របស់ពួកគេលើទិសដៅនៃដែនម៉ាញេទិក) អាចផ្លាស់ប្តូរស្ទើរតែទាំងអស់។ ដោយសេរី។ នៅក្នុងធាតុដូចជា ផែនដីកម្រ អេឡិចត្រុងបំពេញសំបកខាងក្នុងនៃអាតូម ហើយការបង្វិលរបស់វាស្ទើរតែគ្មានប្រតិកម្មទៅនឹងអេឡិចត្រុងផ្សេងទៀត។ អាស្រ័យហេតុនេះ ពេលវេលាម៉ាញ៉េទិចមានឥរិយាបទដូចជាពួកគេទំនេរ។

វិធីសាស្រ្តនៃការទទួលបានសីតុណ្ហភាពទាបបំផុត - ភាពត្រជាក់ម៉ាញេទិក - ត្រូវបានផ្អែកលើទ្រព្យសម្បត្តិនៃអេឡិចត្រុងនេះ។

ប្រសិនបើអ្នកអនុវត្តវាលម៉ាញេទិកទៅនឹងគ្រីស្តាល់ដែលមានអាតូមនៃធាតុកម្រនៃផែនដី ហើយថែរក្សាថាគ្រីស្តាល់មិនឡើងកំដៅទេ (ឧ. បើកវាលដោយកម្តៅ) បន្ទាប់មក ដូចដែលបានរៀបរាប់បន្ទាប់ពីមួយភ្លែត គ្រប់ពេលម៉ាញេទិចទាំងអស់ (ប្រសិនបើពួកវា គឺវិជ្ជមាន បន្ទាប់មក .e g>0) នឹងត្រូវបានដំឡើងនៅតាមបណ្តោយវាល ដូច្នេះដើម្បីនិយាយ ដោយប្រើព្រួញទៅភាគខាងត្បូង។ នៅទីនេះវាត្រូវតែត្រូវបានសង្កត់ធ្ងន់ថាបន្ទាប់ពីការបិទវាល, គ្រីស្តាល់ជាមួយនឹងប្រព័ន្ធបង្វិលគឺមិននៅក្នុងលក្ខខណ្ឌ isothermal នោះទេប៉ុន្តែនៅក្នុងលក្ខខណ្ឌ adiabatic ពោលគឺវាត្រូវបានអ៊ីសូឡង់កម្ដៅ។ ប្រសិនបើអ្នកបិទវាលម៉ាញេទិកភ្លាមៗ រូបភាពមិនធម្មតានឹងលេចឡើង។ មិនមានវាលទេ ការបង្វិលទាំងអស់ត្រូវបានដឹកនាំក្នុងទិសដៅតែមួយ ហើយមិនត្រូវបានរាយប៉ាយដោយភាពវឹកវរ ដូចដែលវាគួរតែស្ថិតនៅក្នុងលំនឹងកម្ដៅ។ ជាការពិត យើងបានសន្មត់ថា ក្រៅពីចលនាវិល គ្មានអ្វីកើតឡើងនៅក្នុងប្រព័ន្ធទេ (យើងមិនយកចិត្តទុកដាក់ចំពោះចលនារបស់អាតូម និងការរំញ័ររបស់វា)។ ឥឡូវនេះយើងត្រូវបញ្ជាក់រូបភាព។ អាតូមនៅក្នុងបន្ទះឈើគ្រីស្តាល់ពិតជាញ័រ ដោយសារតែបន្ទះឈើមានសីតុណ្ហភាពជាក់លាក់ ធ. អាំងតង់ស៊ីតេនៃលំយោលត្រូវបានកំណត់ដោយតម្លៃនេះ។ ធ. ចលនារបស់អាតូមក៏ត្រូវបានបញ្ជូនទៅបង្វិលផងដែរ ចាប់តាំងពីពេលដែលបន្ទុកផ្លាស់ទី ដែនម៉ាញេទិចឆ្លាស់ខ្សោយកើតឡើង។ ដូច្នេះ ខ្នងមិននៅដាច់ពីគេទាំងស្រុងទេ ប៉ុន្តែនៅក្នុង "ទែម៉ូ" មានសីតុណ្ហភាព ធ.

នៅពេលដែល ដោយមានជំនួយពីវាលម៉ាញេទិកខាងក្រៅ វិលទាំងអស់ត្រូវបានតម្រឹមក្នុងទិសដៅដូចគ្នា លំដាប់កើតឡើងដែលមិនអាចរក្សាបានដោយគ្មានវាល។ ការបង្វិលត្រូវតែផ្លាស់ប្តូរទិសដៅរបស់ពួកគេ (ជាលទ្ធផលនៃអន្តរកម្មជាមួយអាតូមរំញ័រ) និងមានទំនោររៀបចំខ្លួនពួកគេឱ្យមានភាពវឹកវរ - ដូច្នេះការព្យាករណ៍ណាមួយរបស់វាកើតឡើងជាមួយនឹងប្រូបាប៊ីលីតេស្មើគ្នា។ ជាមួយនឹងដំណើរការបែបនេះ ការផ្លាស់ប្តូរថាមពលគួរតែកើតឡើងរវាងការបង្វិល និងការរំញ័រនៃអាតូម។

=B ០)">
អង្ករ។ 30. ការបំលែងម៉ាញេទិក Adiabatic ។ Entropy ជាមុខងារនៃសីតុណ្ហភាពដោយគ្មានវាល ( ខ=0) និងនៅក្នុងវាល ( V=V ០)

ទោះជាយ៉ាងណាក៏ដោយនៅ glance ដំបូងវាពិបាកក្នុងការយល់ថាតើថាមពលនឹងត្រូវបានផ្ទេរក្នុងទិសដៅណា - ថាតើការរំញ័រនៃអាតូមនឹងកើនឡើងឬថយចុះ។

ដើម្បីឆ្លើយសំណួរនេះ យើងត្រូវនាំយក entropy មកជួយសង្គ្រោះ។ entropy នៃការបង្វិលត្រូវតែកើនឡើង; នេះមានន័យថា លំហូរកំដៅគួរតែកើតឡើងពីបន្ទះឈើ (រំញ័រអាតូមិក) ដែលស្ថិតក្នុងលំនឹងកម្ដៅ ទៅកាន់លំហៈ វិលនឹងត្រឡប់ទៅសភាពវឹកវរ ហើយរំញ័រអាតូមិចនឹងសើមបន្តិច។

នេះមានន័យថាគ្រីស្តាល់បានត្រជាក់។ នេះធ្វើតាមទ្រឹស្តី។ នៅក្នុងរូបភព។ 30 តាមគ្រោងការណ៍បង្ហាញពីរបៀបផ្លាស់ប្តូរសីតុណ្ហភាព និង entropy នៅក្នុងប្រព័ន្ធបែបនេះ។ ខ្សែកោងខាងលើពិពណ៌នាអំពីភាពអាស្រ័យនៃ entropy នៃគ្រីស្តាល់នៅលើសីតុណ្ហភាពនៅពេលដែលកម្លាំងវាលគឺសូន្យ។ ខ្សែកោងទាបបង្ហាញពីការពឹងផ្អែកដូចគ្នាជាមួយនឹងវាលខាងក្រៅដែលបានបើក។ ខ្សែកោងទាំងពីរបត់ទៅចំណុចមួយ។ ធ=0. នេះគឺជាលទ្ធផលនៃទ្រឹស្តីបទ Nernst ដែលយើងបានពិភាក្សារួចហើយ។ ប្រសិនបើវាលត្រូវបានបិទយ៉ាងលឿន ដើម្បីឱ្យ entropy នៃគ្រីស្តាល់មិនផ្លាស់ប្តូរ (នេះត្រូវបានគេហៅថា adiabatic demagnetization) នោះសីតុណ្ហភាពនឹងធ្លាក់ចុះដោយសារតែពិន្ទុដែលមានតម្លៃដូចគ្នា សកុហកនៅលើខ្សែកោងផ្សេងគ្នាសម្រាប់ផ្សេងគ្នា ធ. ការពិសោធន៍បានបញ្ជាក់ពីការព្យាករណ៍។ តើ​វា​អាច​ទៅ​រួច​ទេ​ក្នុង​ការ​ប្រើ​វិធី​ត្រជាក់​បែប​នេះ ប្រសិន​បើ​អ្នក​មិន​បាន​ដឹង​ពី​ភាព​ស្មុគស្មាញ​នៃ​ទ្រឹស្ដី?

វិធីសាស្ត្រត្រជាក់ម៉ាញេទិកត្រូវបានស្នើឡើងនៅឆ្នាំ 1926 ដោយ Giock នៅសហរដ្ឋអាមេរិក និងដោយឯករាជ្យ (សូម្បីតែពីរបីសប្តាហ៍មុន) ដោយ Debye នៅប្រទេសអាល្លឺម៉ង់។ ដោយប្រើវិធីនេះ សីតុណ្ហភាពធ្លាក់ចុះដល់ប្រហែល 0.003 K មិនអាចទទួលបានសីតុណ្ហភាពទាបតាមវិធីនេះទេ ចាប់តាំងពីការបង្វិលឈប់ផ្លាស់ទីដោយសេរី។ លំដាប់របស់ពួកគេ (មនុស្សគ្រប់គ្នាមើលទៅក្នុងទិសដៅដូចគ្នា) ដែលកើតឡើងដោយសារតែអន្តរកម្មរវាងពួកគេ (ដូចជារវាងម្ជុលត្រីវិស័យដែលមានទីតាំងនៅជិតគ្នាទៅវិញទៅមក) មិនត្រូវបានបំផ្លាញដោយចលនាកំដៅខ្សោយនៃអាតូមទេ។

អ្នកអាចទៅកម្រិតសីតុណ្ហភាពទាបជាងនេះ ប្រសិនបើអ្នកប្រើដែនម៉ាញេទិចដ៏ធំ - Tesla ជាច្រើន។ នៅក្នុងវិស័យបែបនេះ វាអាចទៅរួចក្នុងការតំរង់ទិសនៃគ្រាម៉ាញេទិកនៃស្នូល ហើយធ្វើឡើងវិញនូវប្រតិបត្តិការដែលបានពិពណ៌នាទាំងអស់ មិនមែនជាមួយអេឡិចត្រុងទេ ប៉ុន្តែជាមួយនឹងស្នូល។

នៅឆ្នាំ 1956 ស៊ីម៉ូនបានឡើងដល់សីតុណ្ហភាព 0.000016 K តាមរបៀបនេះជាអកុសល កំណត់ត្រានេះមិនពិតទាំងស្រុងនោះទេ។ នុយក្លេអ៊ែរមានអន្តរកម្មយ៉ាងខ្សោយជាមួយអេឡិចត្រុង (អន្តរកម្មនេះត្រូវបានគេហៅថា hyperfine) ហើយវាស្ទើរតែមិនអាចទៅរួចទេសម្រាប់ស្នូលដើម្បីទទួលបាន entropy ពីបន្ទះឈើ។ ស្នូលពិតជាកំដៅឡើងយឺតៗ ហើយសីតុណ្ហភាពនៃក្រឡាចត្រង្គមិនធ្លាក់ចុះទេ - ក្រឡាចត្រង្គអាចបំពេញកំដៅដែលបាត់បង់ពីបរិស្ថាន (ទោះបីជាមានល្បិចគ្រប់ប្រភេទដោយអ្នកពិសោធន៍ក៏ដោយ) ។ ផ្លូវទៅកាន់តំបន់នៃមីលីគែលវីន (រាប់ពាន់នៃខេលវិន) ហាក់ដូចជាបិទ។ តើធ្វើដូចម្តេចដើម្បីធ្វើឱ្យត្រជាក់ដល់ 0.001 K និងខាងក្រោមមិនមែនជាប្រព័ន្ធបំភាន់នៃការបង្វិលទេប៉ុន្តែជាបញ្ហាមួយ?

វាប្រែថានេះក៏អាចទៅរួចដែរ!

ការរំលាយអំបិលបន្ថយសីតុណ្ហភាពនៃដំណោះស្រាយ។ ឥទ្ធិពលដ៏សាមញ្ញ និងល្បីនេះបានជួយអ្នករូបវិទ្យា។ វាបានប្រែក្លាយថាប្រសិនបើឧស្ម័នអេលីយ៉ូមដែលមានម៉ាស់អាតូម 3 (3 He) ត្រូវបានរំលាយនៅក្នុងអេលីយ៉ូមរាវធម្មតានោះសីតុណ្ហភាពនៃដំណោះស្រាយនឹងថយចុះ។ នេះផ្តល់នូវសីតុណ្ហភាពរហូតដល់ 0.001 K ។

ប៉ុន្តែមានវិធីដ៏ឈ្លាសវៃជាង វាត្រូវបានបង្កើតឡើងដោយ I. Ya Pomerachuk ។ វិធីសាស្រ្តនេះក៏ត្រូវបានផ្សារភ្ជាប់ជាមួយនឹង 3 He ។

ដើម្បីយល់ពីអ្វីដែលវិធីសាស្រ្តនេះមានវាចាំបាច់ត្រូវគូរខ្សែកោង entropy ពីរដំណាក់កាលនៃ 3 He - រឹងនិងរាវ - នៅជិតសូន្យដាច់ខាត (រូបភាព 31) ។ យោង​ទៅ​តាម មេកានិចកង់ទិច, នៅ សូន្យដាច់ខាតប្រព័ន្ធទាំងអស់ស្ថិតនៅក្នុងស្ថានភាពទាបបំផុត ហើយ entropy នៃរដ្ឋនេះគឺសូន្យ * - ថាមពលគឺតិចតួចបំផុត។ ក្នុងករណីនេះដែលមានសារៈសំខាន់ខ្លាំងណាស់ entropy នៃដំណាក់កាលទាំងពីរ (រាវ និងរឹង) នៅ 0 គឺដូចគ្នា ការផ្លាស់ប្តូរពីដំណាក់កាលមួយទៅដំណាក់កាលមួយទៀតកើតឡើងដោយគ្មានការផ្លាស់ប្តូរនៅក្នុង entropy ដោយគ្មានការផ្លាស់ប្តូរថាមពល។ ទ្រព្យសម្បត្តិនេះត្រូវបានប្រកាសដោយ Nernst និងជាទម្រង់មួយនៃច្បាប់ទីបីនៃទែរម៉ូឌីណាមិក។

* (ច្បាស់ជាងនេះទៅទៀត វាប្រែទៅជាថេរ ដូចគ្នាសម្រាប់ដំណាក់កាលទាំងពីរ។ ការប្រៀបធៀបតម្លៃដាច់ខាតនៃ entropy នៃសារធាតុផ្សេងគ្នាដែលមិនផ្លាស់ប្តូរទៅជាមួយផ្សេងទៀតគឺគ្មានន័យទេ។)

>
អង្ករ។ 31. Entropy 3 មិនស្ថិតក្នុងដំណាក់កាលរាវ និងរឹង

សម្រាប់វិធីសាស្រ្តរបស់ Pomerachuk វាជាការសំខាន់ណាស់ដែលខ្សែកោងស្ថិតនៅ ដូច្នេះនៅសីតុណ្ហភាពដូចគ្នា ធាតុនៃដំណាក់កាលរឹងគឺធំជាង entropy នៃដំណាក់កាលរាវ។ ប្រសិនបើខ្សែកោងត្រូវបានរៀបចំខុសគ្នា នោះវិធីសាស្ត្រនឹងមិនមានទេ។

ខ្លឹមសារនៃវិធីសាស្ត្រអាចយល់បានក្នុងរូប។ 29. ប្រសិនបើដំណើរការត្រជាក់ត្រូវបានអនុវត្តដោយ adiabatically បង្ហាប់អង្គធាតុរាវនិងផ្ទេរវាទៅក្នុងដំណាក់កាលរឹងបន្ទាប់មកដូចដែលអាចមើលឃើញពីរូបភាពសីតុណ្ហភាព 3 នឹងមិនថយចុះទេ។ ដូច្នេះ សីតុណ្ហភាពប្រហែល 0.001 K ឥឡូវនេះត្រូវបានគេទទួលបាននៅ 0.002 K អង្គធាតុរាវ 3 គាត់ក្លាយជាដូចជា 4 He វត្ថុរាវលើស ហើយនៅក្នុងតំបន់នេះស្មុគស្មាញមិនធម្មតា។ ពិភពលោកគួរឱ្យចាប់អារម្មណ៍ បាតុភូតរាងកាយ. ជាអកុសល ការពិពណ៌នារបស់ពួកគេគឺហួសពីវិសាលភាពនៃប្រធានបទរបស់យើងរួចទៅហើយ។

ខាងក្រៅ វិធីសាស្រ្តរបស់ Pomerachuk គឺស្រដៀងទៅនឹងការត្រជាក់ម៉ាញេទិក។ តាមការពិត ការប្រៀបធៀបនេះគឺកាន់តែស៊ីជម្រៅ។ ផល​ទាំង​មូល​គឺ​ដោយសារ​តែ​ស្នូល​៣​ទ្រង់​មិន​មាន​វិល (ស្នូល​នៃ​៣​ទ្រង់​ធម្មតា​មិន​មាន​វិល)។ នៅក្នុងអង្គធាតុរាវ 3 គាត់ ការវិលនៅសីតុណ្ហភាពទាបបំផុតត្រូវបានបញ្ជាឱ្យតម្រឹមស្របគ្នាទៅវិញទៅមក នៅក្នុងអង្គធាតុរឹង 3 គាត់ ការវិលដូចគ្នាទាំងនេះត្រូវបាន "ខ្ចាត់ខ្ចាយ" នៅក្នុងភាពច្របូកច្របល់រហូតដល់សីតុណ្ហភាពប្រហែល 0.003 K. ការផ្លាស់ប្តូរពីអង្គធាតុរាវទៅវត្ថុរាវ។ ដូច្នេះស្ថានភាពរឹងគឺស្រដៀងទៅនឹងការបិទ adiabatic នៃដែនម៉ាញេទិក (ការបង្វិលត្រូវបានខ្ចាត់ខ្ចាយ) ហើយការផ្លាស់ប្តូរបញ្ច្រាសគឺម៉ាញ៉េទិច។ entropy នៃដំណាក់កាលរឹង (នៅសីតុណ្ហភាពដូចគ្នា) គឺធំជាង entropy នៃអង្គធាតុរាវដោយសារតែការវិល។ វាគួរតែត្រូវបានដោយសារក្នុងចិត្តថាតាមពិតរូបភាពនៃការរៀបចំនៃការបង្វិលនៅក្នុងរឹង 3 មិនស្មុគស្មាញជាងនេះទេប៉ុន្តែគ្រោងការណ៍ដែលបានពិពណ៌នាគឺគ្រប់គ្រាន់ដើម្បីពន្យល់ពីឥទ្ធិពល។

រូបវិទ្យា​សីតុណ្ហភាព​ទាប​ឥឡូវ​បាន​ចូល​ក្នុង​យុគសម័យ​ថ្មី។ តំបន់ millikelvin សន្យានូវការភ្ញាក់ផ្អើលជាច្រើនទៀត។