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RÉSUMÉ
Cet article traite des configurations spécifiques de systèmes et des principes physiques particuliers utilisés en cryogénie pour obtenir de très basses températures, inférieures à -100°C. La liquéfaction de gaz, comme l'air et l'hélium, reste le procédé le plus courant mais on peut également avoir recours aux propriétés thermomagnétiques de certains matériaux. Les perspectives pour la production générale de froid, pas seulement en cryogénie, sont également évoquées dans cet article.
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Lire l’articleAuteur(s)
-
Michel FEIDT : Professeur émérite - Université de Lorraine, France
INTRODUCTION
Cette étude s’intéresse tout particulièrement à la production et à l’utilisation des très basses températures typiquement inférieures à 100 °C ; le domaine considéré est classiquement appelé cryogénie.
Pour les obtenir, il faut soit recourir à des techniques différentes de celles imposées dans les deux articles précédents Production de froid et revalorisation de la chaleur : principes généraux [BE 8 095]et Production de froid et revalorisation de la chaleur : machines particulières [BE 8 096], soit faire appel à de nouveaux principes physiques. Les deux approches sont examinées dans le présent article.
On remarque ici que la revalorisation de la chaleur à haute température, qui est le pendant de la cryogénie, reste un domaine peu exploré qui mériterait sans doute plus de considération ; ce sujet n'est qu’évoqué ici, pour préserver la symétrie formelle et fera l'objet d'un autre article à venir.
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VERSIONS
- Version archivée 1 de oct. 1998 par Michel FEIDT
- Version archivée 2 de oct. 2005 par Michel FEIDT
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Conclusion pour la production générale de froid
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4. Effets thermomagnétiques
4.1 Principes fondamentaux
L’entropie d’un solide magnétique est la somme de deux contributions :
-
une contribution magnétique due au désordre directionnel des moments magnétiques ;
-
la contribution des vibrations thermiques du réseau cristallin (phonons), explicitée simplement comme contribution du réseau dans la suite, que l’on retrouve dans tous les solides.
En appliquant une induction magnétique B à température constante, on réduit l’entropie magnétique SM de la même manière que l’on réduit l’entropie d’un gaz par compression isotherme.
En valeur algébrique, on a :
avec :
- M :
- moment magnétique associé à B.
Mais, on ne modifie en rien la contribution du réseau.
La capacité thermique du matériau à induction constante CB est, elle aussi, la somme de deux contributions : l’une magnétique et l’autre due au réseau. Cette contribution magnétique représente une charge thermique passive qui limite l’abaissement de température :
que l’on peut obtenir par désaimantation adiabatique. La méthode ne présente d’intérêt...
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Effets thermomagnétiques
BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - HÉBRAL (B.) - Cryogénie. - Archives [B 2 380A], Techniques de l’Ingénieur (1993).
-
(2) - LOUNASMAA (O.V.) - Cryogenics. - Volume : 22 Issue : 5 Pages : 213-223 (1982).
-
(3) - * - Science et Vie. - P. 12 (nov. 2003).
-
(4) - LALLEMAND (A.) - Machines à froid et pompes à chaleur. - Ellipses, Paris (2015).
-
(5) - LI (R.), GROSU (L.) - Parameter affect analysis for a Stirling cryocooler. - International journal of refrigeration 80 92-105 (2017).
-
(6) - AHERN (J.E.) - Applications of second law thermodynamics to cryogenics. - A review. Energy Int. J., 5, 891-897 (1980).
-
...
ANNEXES
Conférence internationale de l'IIF sur la technologie de la cryogénie et du froid commissions A1, A2, C1 Romania, Bucarest june 22-25 2016 ISSN : 0151-1637
Congrès français de thermique société française des thermiciens (Marseille 30 mai - 2 juin 2017)
HAUT DE PAGE2.1 Constructeurs – Fournisseurs – Distributeurs de matériels cryogéniques (liste non exhaustive)
Stirling Cryogénics BV, science park Eindhoven Pays-Bas
http://www.stirlingcryogenics.com
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Entre les deux essais, vous pouvez consulter l’article et réutiliser les quiz d'entraînement pour progresser. L’attestation vous est délivrée pour un score minimum de 70 %.
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