|
| |
|
Слаботочка Книги Не Не At Смещение и /вращение  Рис. 132. а-необратимые изменения температуры в ферромагнетике, б-обратимые изменения температуры в ферромагнетике. здесь понижается. Наоборот, в полях /f > /fg (парапроцесс) температурные изменения имеют положительный знак. В следующих параграфах обратимые тепловые эффекты будут разобраны более подробно. § 2. Обратимые тепловые эффекты в области вращения В области вращения обратимые тепловые эффекты обусловлены изменением внутренней магнитной энергии ферромагнетика, которая, как выще отмечалось, определяется магнитной анизотропией кристалла и упругими напряжениями. Пользуясь термодинамикой, можно рассчитать, какое обратимое изменение температуры получит тело, если в нем магнетике нет тепловых эффектов за счет гистерезиса и все изменения температуры обусловлены обратимыми тепловыми явлениями, сопровождающими перемагничивание. Из кривой на рис. 132, б видно, что в области полей Н < Н, т. е. там, где имеет место вращение (а также обратимое смещение), возникают обратимые изменения температуры отрицательного знака. Иными словами, при включении поля температура тела Д5 = Ср где Ср JJ - теплоемкость. Таким образом, из двух последних выраж,ений получаем Фз Это соотнощение показывает, что если изменяются величины i-j и Sj, т. е., иными словами, меняется направление вектора Ig в кристалле, то в нем возникает обратимое повышение или понижение температуры ДГ. Из соотношения (НО) следует, что величина ДГ определяется тем, насколько быстро в данном ферромагнетике меняется Ку Теоретические [3] и экспериментальные [4] исследования для железа и никеля показали, что Ki особенно резко изменяется при низких температурах. Поэтому наибольших значений ДТдля указанных металлов следует ожидать при низких температурах. Эффект ДГ был впервые измерен Акуловым и Кирен-ским [5]. Они установили, что при повороте в магнитном поле 16 Зак. 2602. К. П. Белов. результирующая самопроизвольная намагниченность изменит свое направление. Ограничимся случаем, когда свободная энергия ферромагнитного кристалла F в основном определяется магнитной энергией кристаллографической анизотропии: где - константа анизотропии, а и Sj - направляющие косинусы вектора Ig по отнощению к кубическим осям кристалла. Соответствующую этой энергии энтропию можно определить, если продифференцировать Г по Г при Н ~ const., i /3 С другой стороны, изменение энтропии определяется, как известно, равенством  Рис. 133. Обратимые изменения температуры при адиабатическом вращении кристалла никеля в магнитном поле. Магнитное поле лежит в плоскости (ПО). кривая, вычисленная по формуле (ПО), а точками - измеренные значения изменений температуры при адиабатическом вращении образца в магнитном поле. Как видим, опыт находится в удовлетворительном согласии с теорией. § 3, Тепловые эффекты в области парапроцесса Выделение или поглощение тепла, сопутствующее пара-процессу, было впервые обнаружено и подробно исследовано Вейссом и Форером [6]. Оно известно в литературе под названием магнетокалорического эффекта. Возникающие при этом эффекте обратимые изменения температуры могут быть образца в виде монокристаллического шарика никеля (помещенного в дьюар с жидким воздухом), т. е., другими словами, при изменении направления вектора 1, относительно кристаллических осей [в плоскости (IIO)J возникает обратимое изменение температуры, знак и величина которого зависят от угла поворота монокристаллического шарика. На рис. 133, по данным этих исследователей, представлена теоретическая 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 [78] 79 80 81 82 83 |