Понять, как работает магнитное охлаждение и как оно может спасти нас

Одна из самых больших мечтаний отечественной науки - замена химикатов, используемых в холодильниках и морозильниках. Это, безусловно, уменьшит количество загрязняющих веществ, выбрасываемых в атмосферу. Одной из возможных альтернатив, которая была изучена и разработана для использования в бытовых приборах, является магнитное охлаждение, в котором используются специальные свойства металлов, такие как энтропия и магнитокалорический эффект.

Магнитное охлаждение использует специальные свойства металлов, такие как энтропия и магнитокалорический эффект.

Чтобы лучше понять, как это работает, мы должны помнить, как работают магниты. В любой жизненной ситуации почти каждый манипулировал магнитом, игриво или на работе, но одна вещь, которая могла остаться незамеченной, это то, что магнитные поля генерируют тепло. Это магнитокалорический эффект, который мы объясним немного лучше.

Тепло магнитов

Когда кусок металла находится в состоянии покоя, не влияя на него, его электроны движутся без определенной закономерности. Когда магнит приближается и металл попадает под влияние магнитного поля, электроны выравнивают свои движения так, что все они находятся в одном направлении. Это потеря энтропии, то есть ограничение свободного движения электронов.

Ограничение не является полным, потому что электроны, хотя они не могут изменить направление, могут двигаться другими путями. В этом случае энтропия увеличивается, позволяя самим атомам вибрировать немного сильнее. Эта вибрация атомов наиболее широко известна всем нам как ... тепло! Просто приложите магнитное поле к куску металла, и он нагреется. Эффект умеренный на большинстве металлов, но некоторые из них могут сильно нагреваться.

Если кусок металла находится под воздействием магнитного поля и внезапно его удаляют, металл охлаждается.

Это случай гадолиния, искусственного металла, который также используется в качестве сверхпроводника. Под действием магнитного поля оно довольно сильно нагревается. Теперь вы можете задаться вопросом: какое отношение имеет нагрев металла к холодильникам и морозильникам? Поскольку ответ прост: каждый раз, когда что-то нагревается, что-то еще должно остыть, просто создайте правильный метод для его эффективного использования.

Разогрев, чтобы остыть

Если кусок металла находится под воздействием магнитного поля и внезапно его удаляют, металл охлаждается. Уже есть несколько небольших лабораторных холодильников, которые используют эту идею: вещество, обычно гелий, наносится на металл, когда он вводится в стабильное магнитное поле. Вещество отводит лишнее тепло, металл охлаждается и магнитное поле отключается. Металл становится настолько холодным, что его можно использовать в качестве охлаждающего устройства.

Хотя домашние холодильники, в которых используется этот эффект магнитокалорического охлаждения, далеко не производятся и не продаются в больших масштабах, тот факт, что эта система выглядит эффективной и все еще может быть значительно улучшена, дает надежду, что однажды мы сможем отказаться от химикатов, чтобы охладить свое собственное. еда.

Как вы думаете, холодильники с магнитным охлаждением могут когда-нибудь стать популярными? Комментарий на форуме TecMundo

Через TecMundo.