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magnetokalorischer Effekt

Phänomen, bei dem durch ein äusseres Magnetfeld H die Temperatur einer magnetischen Substanz variiert oder Wärme zu- bzw. abgeführt werden kann. Er wird bei der magnetischen Kühlung ausgenutzt. Die Ursache besteht aus der Wechselwirkung zwischen den Gitterschwingungen (Phononen) und der Ordnung des Spinsystem durch Spin-Gitter-Relaxation. Die statistische Unordnung, ausgedrückt durch die Entropie S, wird mit zunehmender Temperatur erhöht (S / T > 0) und mit zunehmender Magnetfeldstärke durch Ausrichtung der Spins abgesenkt (S / H < 0). Die Entropie S = SG(T) + SS(T, H) besteht dabei aus einem Gitteranteil SG und einem Spinanteil SS, der neben der Temperatur T von der Magnetfeldstärke H abhängt. Wegen

magnetokalorischer Effekt

wird bei isothermer Änderung der Magnetisierung (dT = 0) die Wärmemenge

magnetokalorischer Effekt

aufgenommen, während bei adiabatischer Prozessführung (dQ = 0) sich die Temperatur um

magnetokalorischer Effekt

ändert. Eine Abkühlung der Substanz, also dT < 0, wird bei der adiabatischen Entmagnetisierung (dH < 0) erreicht, wobei tiefe Temperaturen bis in den mK-Bereich erzeugt werden können.

 

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