Manyetik soğutma

**Manyetik soğutma**, manyetokalorik etkiye dayalı bir soğutma teknolojisidir. Bu teknik, son derece düşük sıcaklıkların yanı sıra yaygın buzdolaplarında kullanılan sıcaklık aralıklarını elde etmek için kullanılabilir.

Etki ilk olarak 1881'de Alman fizikçi Emil Warburg, ardından Fransız fizikçi P. Weiss ve İsviçreli fizikçi A. Piccard tarafından 1917'de izlendi. Temel ilke P. Debye (1926) ve W. Giauque tarafından (1927)'de öne sürüldü.

İlk çalışan manyetik buzdolapları, 1933'ten başlayarak birkaç grup tarafından yapıldı. Manyetik soğutma, yaklaşık 0.3 K'nin altında soğutma için geliştirilen ilk yöntemdi ( buharlarını pompalayarak ulaşılabilen bir sıcaklık).

## Manyetik soğutucular
### Manyetokalorik Etki
Artan veya azalan bir manyetik alan altında bulunan, manyetik malzemenin entropisindeki değişimden kaynaklanan adyabatik sıcaklık değişimine Manyetokalorik etki (MKE) denir. MKE ilk defa E. Warburg tarafından 1881 yılında demir üzerinde gözlenmiştir. Ancak MKE'nin doğası ve kullanım alanları, birbirinden bağımsız bir halde Peter Debye ve William Giauque tarafından 1920'lerin ortasında bulundu. Manyetik Soğutucu kavramı ise yine Giauque ve MacDougall tarafından 1930'ların başında ortaya atıldı. MKE'nin kullanım alanları ortaya çıktıkça ve manyetik soğutuculara ilgiarttıkça, kullanılan paramanyetik tuzlar yerine, MKE'nin daha çok gözlemleneceği malzemeler araştırılmaya başlandı.

1990'ların sonunda Gd ve Dy metallerinin ve alaşımlarının termomanyetik özelliklerinden dolayı manyetik rejeneratörlerde malzeme olarak kullanılabilecek en iyi elementler olduğu bulundu.

### Sistemin Üstünlükleri
Sistemin en önemli üstünlüklerinden biri, soğutucu sıvının aynı zamanda sistemin rejeneratörü olmasıdır. Bu sayede sistem verimi artmaktadır. Ayrıca soğuk hava rezervi olarak oda sıcaklığının kullanılması da büyük bir enerji tasarrufu sağlamaktadır. Sistemin devamlılığını sağlayan sıvı olarak %80 su ve %20 etil kullanılabilmesi kullanılan malzemelerin bulunabilirliğini artırmaktadır.

### Sistem Verimliliği
de şematik olarak resmedilmiş olan makine düşük frekanslarda çalışmakta ve 600W soğutma gücü üretmektedir. Verimliliği ise 5T'lık manyetik alanda %60'a varmaktadır (Pecharsky, 1999). 1.5T'lık alan altında ise verimlilik %30 civarlarındadır (Pecharsky, 1999). Sırasıyla, 5 ve 1.5T'lık manyetik alanlar için performans katsayıları, 15 ve 3'tür. Bu nedenle manyetik soğutucuların, gelecekte şu an genel kullanımda olan gazın sıkıştırılması ve genleşmesi prensibiyle çalışan soğutucuların yerlerini alacaklarına kesin gözüyle bakılmaktadır.

## Sistemin İşleyişi
### Aktif Manyetik Rejeneratör Döngüsü

* 1- Manyetik alan, B(B≠0) değerinden 0 değerine düşürülerek, manyetokalorik malzemenin bulunduğu yatak adyabatik olarak demanyetize edilir.
* 2- Sıvı, pompa yardımıyla sıcak hava rezervinden soğuk hava rezervine yatak üzerinden geçirilir. Yatağa girerken sıvının sıcaklığı Tf'dir. Tf ise sıcak hava rezervinin sıcaklığına eşittir (Tf = TH). 
* 3-Sıvı yatağa girdikten sonra, yatakla ısı alışverişi olur ve sıvının sıcaklığı Tf, C ‘ye düşer. Bu sıcaklık soğuk hava rezervininkinden bir hayli düşüktür (Tf, CGd_{5}Si_{2}Ge_{2}*' on June 9, 1997 [http://prola.aps.org/abstract/PRL/v78/i23/p4494_1] (see below). Since then, hundreds of peer-reviewed articles have been written describing materials exhibiting magnetocaloric effects. -->

== Kaynakça ==
* Lounasmaa, *Experimental Principles and Methods Below 1 K*, Academic Press (1974).
* Richardson and Smith, *Experimental Techniques in Condensed Matter Physics at Low Temperatures'', Addison Wesley (1988).

### Notlar

 22. E. Yüzüak, Journal Of Alloys Compounds, 476 (2009)929

## Ayrıca bakınız
* Thermoacoustic refrigeration
* Dilution refrigerator

## Dış bağlantılar
* NASA - How does an Adiabatic Demagnetization Refrigerator Work ? 
* What is magnetocaloric effect and what materials exhibit this effect the most? 
* Magnetocaloric materials keep fridges cool by C. Wu 
* Ames Laboratory news release, May 25, 1999, Work begins on prototype magnetic-refrigeration unit.
* Magnetic refrigerator successfully tested 

* Refrigeration Systems Terry Heppenstall's notes, University of Newcastle Upon Tyne (November 2000)
* XRS Adiabatic Demagnetization Refrigerator
* Executive Summary(.doc format) A Continuous Adiabatic Demagnetization Refrigerator ()

* Origin and tuning of the magnetocaloric effect in the magnetic refrigerant Mn1.1Fe0.9(P0.8Ge0.2)