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磁冷却。将顺磁样品(如硝酸铈镁)在低温下磁化其固有磁矩沿磁场排列时要放出能量以热量的形式向

2022-08-12 05:28:01 问答库阅读 194 次

问题详情

磁冷却。将顺磁样品(如硝酸铈镁)在低温下磁化，其固有磁矩沿磁场排列时要放出能量以热量的形式向周围环境排出。然后在绝热情况下撤去外磁场，这时样品温度就要降低，实验中可降低到10^-3K，如果使核自旋磁矩先排列，然后再绝热地撤去磁场，则温度可降到10^-6K。试解释为什么样品绝热退磁时温度会降低。

参考答案

顺磁样品在低温下(实验中在液氦温度以下)加磁场时，外磁场要对方向杂乱的固有磁矩施加力矩做功，输入能量，这时为保持低温，即保持样品内能不变，由热力学第一定律(Q=△E+A)就必须将输入的能量以热量Q的形式排给环境(实验中是液氦)。然后在绝热的情况下(Q=0)退磁时，样品要对外做功，“解放”整齐排列的固有磁矩(加磁场时外界通过磁场对样品做功，其逆过程是撤外磁场时，样品要通过磁场对外做功)。由于A＞0，则由Q=△E+A可得△E＜0因而内能减小，样品温度就要降低。