l'effet magnétocalorique

[invite5160f440]

salut...
comment peut on mesurer l'effet magnétocalorique d'un échantillon magnétique...je me demande les déférentes méthodes (directe ou par le calcule)...et quel est l'avenir du froid magnétique....merci d'avance....
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[invitea774bcd7]

Pour les gens, comme moi , qui ne savent pas de quoi tu parles : http://en.wikipedia.org/wiki/Magnetic_refrigeration

[invite3d779cae]

Sur les calculs je vais pas pouvoir t'aider, mais connaissant bien les pompes a chaleur, l'effet magnéto-calorique a un avenir prometteur :

-plus de problème de gazs
-rendement supérieur
-puissance plus facilement modulable
...

[invite6dffde4c]

Bonjour.
Je suis beaucoup moins optimiste en tant qu'application grand public. Je dirais que "si c'était faisable ce serait déjà fait". Et on trouverait ces réfrigérateurs chez Darty.

Le mécanisme n'est pas plus simple que celui des réfrigérateurs classiques. Les échangeurs de chaleur sont bien plus compliqués et le "réfrigérant", un alliage de gadolinium doit coûter plutôt cher et je ne sais pas s'il est un danger pour l'environnement sous la forme utilisée dans ce type d'appareils.

Comme "réfrigération" à la température ambiante, vous pouvez faire aussi bien avec des bracelets élastiques (oui: ceux utilisés en papeterie): quand vous les étirez ils chauffent et quand vous les laissez se détendre, ils refroidissent.

Il y a un tas d'inventions "prometteuses" qui ont fini en eau de boudin. Et d'autres qui resurgissent périodiquement, comme le monstre du Loch Ness, le moteur Stirling ou le Wankel, etc.
Au revoir.

[A voir en vidéo sur Futura]

[Geb]

Bonjour à tous,

Je voudrais savoir quels sont les techniques qui permettent de liquéfier de l'hydrogène : l'effet magnétocalorique en fait-elle partie ?

Pour le moment je ne vois que l'exploitation de la détente de Joule-Thomson, comme dans le cycle de Linde. Bien qu'apparement Carl von Linde ne l'avait exploité que pour les températures de 77 à 100 K pour l'obtention d'air liquide.


Cordialement

[invite6dffde4c]

Bonjour.
D'après wikipedia:
"On 10 May 1898, James Dewar used regenerative cooling to become the first to statically liquefy hydrogen.".
Au revoir.

[Geb]

Bonjour LPFR,

Tout d'abord merci pour cette prompte réponse.

J'avais déjà lu l'article de wikipédia à ce sujet, d'où ma question. L'expression anglo-saxonne "regenerative cooling" renvoie apparemment (article de wikipédia) au cycle continu compression-détente utilisé pour la première fois dans le cycle de Siemens (1857) et repris dans le cycle de Linde (1895).

Est-ce la seule façon de liquéfier de l'hydrogène ? J'avais cru comprendre que le cycle de Linde avait été amélioré depuis, notamment par Georges Claude en 1902...

J'ai aussi lu que dans les réservoirs des fusées utilisant le couple oxygène/hydrogène on utilise simplement de l'hélium liquide pour refroidir l'hydrogène avant le décollage... ce qui ne fait que déplacer le problème. Quelqu'un aurait-il une idée d'autres techniques utilisés pour atteindre de façon "industriel" la température de 20 K nécessaire ?


Cordialement

[invite5160f440]

La liquéfaction de l’hydrogène à 20,3 K ne s’obtient pas uniquement par un apport de froid au gaz mais par un effet combiné de ce refroidissement et de la propre détente adiabatique du gaz après qu’il ait été préalablement comprimé. La première liquéfaction de l’hydrogène obtenue par l’anglais Dewar en 1898 fut, de beaucoup, améliorée par le procédé du français Georges Claude – le fondateur de la société L’Air Liquide – qui a perfectionné la machine de réfrigération par compression de l’allemand Linde.
De nos jours, trois procédés peuvent être appliqués à de liquéfaction l’hydrogène :
***Le cycle de Claude:
Il consiste d’abord en un pré-refroidissement de l’hydrogène gazeux par un échangeur de chaleur à azote liquide. L’hydrogène subit ensuite une succession de compressions-détentes diminuant chaque fois sa température. Une partie de cet hydrogène froid est utilisé pour aider à l’abaissement de la température du système : en d’autres termes l’hydrogène est en partie son propre réfrigérant. La dernière étape, conduisant au liquide, est une détente de Joule Thomson.
En d’autres termes, l’hydrogène qui va être liquéfié est refroidi à l’aide d’un cycle azote (compression/ détente et transmission du froid à l’aide d’un échangeur) et d’un cycle hydrogène, avant la détente de Joule Thomson.
***Le cycle de Braytonm:
Il utilise un réfrigérant séparé, l’hélium, le seul gaz à se liquéfier à une température plus basse que l’hydrogène.
Mais de par son faible poids moléculaire, l’hélium est mal adapté à la compression : aussi est-il souvent mélangé à du néon pour mieux remplir son rôle de réfrigérant lors des cycles de compression - détente (ce dernier gaz
n’est pas utilisé seul car sa température de liquéfaction est de 27 K). La liquéfaction à partir des effets magnétothermiques.
****Les matériaux magnétiques s’échauffent lorsqu’ils sont soumis à un fort champ magnétique et, à l’inverse, se refroidissent lorsque qu’il est supprimé. Il suffit donc d’évacuer la chaleur dégagée par l’application du champ magnétique pour disposer d’un refroidissement lorsque ce même champ magnétique est supprimé. Ce procédé est encore, à l’heure actuelle, du domaine du laboratoire et demande de la R&D avant d’être envisageable au niveau industriel.

[Geb]

Merci beaucoup ! Cela répond exactement à mes questions.

Par contre pour ce qui est du cycle de Claude, je ne vois pas vraiment la différence avec le cycle de Hampson-Linde décrit sur ce site internet.

Le cycle de Claude:
Il consiste d’abord en un pré-refroidissement de l’hydrogène gazeux par un échangeur de chaleur à azote liquide.

Dans un autre sujet que j'ai consulté dans le forum de Chimie, on parlait aussi d'échangeur de chaleur à contre-courant. Mais quel(s) type(s) d'échangeur est/sont utilisé(s) pour ce procédé (voir l'article de wikipédia) ?


Cordialement

[Geb]

Dans un autre sujet que j'ai consulté dans le forum de Chimie, on parlait aussi d'échangeur de chaleur à contre-courant.

Pour info, et si cela peut vous aider à me répondre voici le sujet du forum de chimie dont je parlais, lancé par sandrine1609 (voir le message de chatelot16).

Je sais que cela est plutôt redondant, mais comme le cycle de Linde concerne à la fois les chimistes est les physiciens, je trouvais cette démarche plus efficace.

chatelot16 parle d'une pression de 40 bars au lieu de 200. Ce qui impliquerait un pré-refroidissement (peut-être à l'azote liquide comme mentionné ici plus haut). Mais cependant, d'après le site suédois susmentionné, l'étape "cooler" est aussi une caractéristique du cycle de Hampson-Linde, alors quel est l'innovation de Claude qui permet de diminuer le taux de compression ?

Peut-être un changement de liquide frigorifique par rapport à Linde ??? Mais je m'avance un peu....


Cordialement

[Geb]

EDIT : le message de chatelot16.

[Geb]

Bonsoir,

Ceci ne concerne plus vraiment l'effet magnétocalorique et je m'en excuse... Mais ce rôle du néon me paraît intriguant

Le cycle de Brayton: Il utilise un réfrigérant séparé, l’hélium, le seul gaz à se liquéfier à une température plus basse que l’hydrogène.
Mais de par son faible poids moléculaire, l’hélium est mal adapté à la compression : aussi est-il souvent mélangé à du néon pour mieux remplir son rôle de réfrigérant lors des cycles de compression - détente (ce dernier gaz n’est pas utilisé seul car sa température de liquéfaction est de 27 K).

D'après l'article de la version en français de wikipédia le concernant :

"Le néon est le second gaz rare, il possède 40 fois la capacité de réfrigération de l'hélium liquide et trois fois celle de l'hydrogène liquide (à volume égal). Dans la plupart des applications, c'est un réfrigérant moins cher que l'hélium."

"Le néon liquéfié est utilisé commercialement comme réfrigérant cryogénique."

D'où ces questions :

- comment est mesurée la capacité de réfrigération ? Autrement dit, quels sont les paramètres qui l'influence (comparaison avec l'hélium).
- en quelles proportions l'hélium est-il mélangé au néon pour obtenir la liquéfaction de l'hydrogène ?


Cordialement