المرجع الالكتروني للمعلوماتية
المرجع الألكتروني للمعلوماتية

علم الفيزياء
عدد المواضيع في هذا القسم 11580 موضوعاً
الفيزياء الكلاسيكية
الفيزياء الحديثة
الفيزياء والعلوم الأخرى
مواضيع عامة في الفيزياء

Untitled Document
أبحث عن شيء أخر المرجع الالكتروني للمعلوماتية
القيمة الغذائية للثوم Garlic
2024-11-20
العيوب الفسيولوجية التي تصيب الثوم
2024-11-20
التربة المناسبة لزراعة الثوم
2024-11-20
البنجر (الشوندر) Garden Beet (من الزراعة الى الحصاد)
2024-11-20
الصحافة العسكرية ووظائفها
2024-11-19
الصحافة العسكرية
2024-11-19


Adiabatic Demagnetization  
  
1083   03:05 مساءاً   date: 25-8-2016
Author : Sidney B. Cahn, Gerald D. Mahan And Boris E. Nadgorny
Book or Source : A GUIDE TO PHYSICS PROBLEMS
Page and Part : part 2 , p 48


Read More
Date: 18-8-2016 1222
Date: 15-3-2021 1176
Date: 2-8-2016 1643

Adiabatic Demagnetization

A paramagnetic sample is subjected to magnetic cooling.

Figure 1.1

a) Show that

(1)

Assume χ is independent of H. Show that

(2)

where M = V χ H is the magnetization, χ is the isothermal magnetic susceptibility per unit volume, H is the magnetic field, and CH is the heat capacity at constant H.

b) For an adiabatic process, show that

(3)

c) Assume that χ can be approximated by Curie’s law χ = a/τ and that the heat capacity at zero magnetic field is given by

(4)

where a and b are constants. Show that

(5)

For an adiabatic process, show that the ratio of final and initial temperatures is given by

(6)

d) Explain and indicate in the S diagram given in Figure 1.1 a possible route for the adiabatic demagnetization cooling process to approach zero temperature.

SOLUTION

a) We start with the usual relation dE = τ dSP dV, and substitute M dH for P dV, since the work done in this problem is magnetic rather than mechanical. So

(1)

Figure 1.2

We now want to produce a Maxwell relation whose independent variables are T and H. Write an equation for the free energy F:

(2)

We then obtain, from (2),

(3)

The cross derivatives of (3) are equal so

(4)

The heat capacity at constant magnetic field is given by

(5)

from which we obtain

(6)

By again exchanging the order of differentiation in (6) and using the result found in (4), we have

(7)

Replacing M by VχH in (7) yields the desired

(8)

b) For an adiabatic process, the entropy S is constant. Writing S = S(τ, H), we compose the differential

(9)

and by (4) and (5),

(10)

c) The heat capacity CH(τ, H) may be written as the integral

(11)

Substituting χ = a/τ into (8), we have

(12)

Using the heat capacity at zero magnetic field, CH(τ, 0) = V2, and (12) in (11), we obtain

(13)

The temperature τ may be written τ = τ(S, H), so for our adiabatic process

(14)

The integrand in (14) is found by substituting χ = a/τ into (10):

(15)

So, for a process at constant entropy, we may write

(16)

Rearranging and integrating give

(17)

and

(18)

d) A possible route to zero temperature is illustrated in Figure 1.2. During leg 1 the paramagnetic sample is kept in contact with a reservoir at a low temperature, and the magnetic field is raised from 0 to H1. The contact with the reservoir is then removed, and the field is reduced to zero along leg 2. The sample is thereby cooled.




هو مجموعة نظريات فيزيائية ظهرت في القرن العشرين، الهدف منها تفسير عدة ظواهر تختص بالجسيمات والذرة ، وقد قامت هذه النظريات بدمج الخاصية الموجية بالخاصية الجسيمية، مكونة ما يعرف بازدواجية الموجة والجسيم. ونظرا لأهميّة الكم في بناء ميكانيكا الكم ، يعود سبب تسميتها ، وهو ما يعرف بأنه مصطلح فيزيائي ، استخدم لوصف الكمية الأصغر من الطاقة التي يمكن أن يتم تبادلها فيما بين الجسيمات.



جاءت تسمية كلمة ليزر LASER من الأحرف الأولى لفكرة عمل الليزر والمتمثلة في الجملة التالية: Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation وتعني تضخيم الضوء Light Amplification بواسطة الانبعاث المحفز Stimulated Emission للإشعاع الكهرومغناطيسي.Radiation وقد تنبأ بوجود الليزر العالم البرت انشتاين في 1917 حيث وضع الأساس النظري لعملية الانبعاث المحفز .stimulated emission



الفيزياء النووية هي أحد أقسام علم الفيزياء الذي يهتم بدراسة نواة الذرة التي تحوي البروتونات والنيوترونات والترابط فيما بينهما, بالإضافة إلى تفسير وتصنيف خصائص النواة.يظن الكثير أن الفيزياء النووية ظهرت مع بداية الفيزياء الحديثة ولكن في الحقيقة أنها ظهرت منذ اكتشاف الذرة و لكنها بدأت تتضح أكثر مع بداية ظهور عصر الفيزياء الحديثة. أصبحت الفيزياء النووية في هذه الأيام ضرورة من ضروريات العالم المتطور.