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Ce dossier fait le point sur l'état actuel des recherches sur les matériaux magnétocaloriques les plus prometteurs pour la réfrigération. Après une première partie consacrée au contexte dans lequel se situent ces recherches, une description plus détaillée de l'effet magnétocalorique et sa détermination expérimentale sont traitées dans une deuxième partie. La troisième partie, la plus importante, présente les propriétés et les performances des différents composés auxquels on s'intéresse en raison de leurs performances élevées. La disponibilité et la mise en œuvre sont rapidement abordées dans la quatrième partie. Enfin, les systèmes de réfrigération existants sont à peine esquissés dans la cinquième partie.
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Matériaux à fort effet magnétocalorique
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2. Effet magnétocalorique
2.1 Fondements thermodynamiques
Les principes thermodynamiques de l'effet d'un champ magnétique appliqué puis soustrait à un matériau magnétique donné sont basés sur le développement de l'enthalpie libre ou énergie de Gibbs du système considéré. Les principes fondamentaux peuvent être revus à partir de [RE 28] ou [3] et leurs développements appliqués à l'EMC sont totalement décrits dans un ouvrage récent spécifiquement dédié [5]. Ainsi, l'enthalpie libre G s'exprime à partir de l'énergie interne U, de variables extensives propres au matériau comme son entropie S, son volume V, son aimantation M et de variables intensives ou externes comme la température T, la pression P et l'induction magnétique B = μ 0 H où H est le champ extérieur appliqué :
La différentielle totale de G a alors pour expression :
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Effet magnétocalorique
BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - LEBOUC (A.), ALLAB (F.), FOURNIER (J.-M.), YONNET (J.-P.) - Réfrigération magnétique. - [RE 28] Innovation Environnement-Sécurité-Énergie (2005).
-
(2) - GEOFFROY (O.) - Physique des matériaux magnétiques. - [D 2 080] Convertisseurs et machines électriques (2006).
-
(3) - GEOFFROY (O.) - Propriétés techniques des matériaux magnétiques. - [D 2 081] Convertisseurs et machines électriques (2006).
ANNEXES
WARBURG (E.) - * - Ann. Phys., 13, p. 141 (1881).
WEISS (P.), PICCARD (A.) - * - Compt. Rend., 166, p. 352 (1918).
LEBOUC (A.), ALLAB (F.), FOURNIER (J.-M.), YONNET (J.-P.) - Réfrigération magnétique. - [RE 28] Techniques de l'Ingénieur (2005).
EGOLF (P.W.), KITANOVSKI (A.), GENDRE (F.), SARI (O.) - * - http://www.vd.ch/fileadmin/user_upload/organisation/dfj/dges/fichiers_pdf/060915-refroidissement.pdf
TISHIN (A.M.), SPICHKIN (Y.I.) - The magnetocaloric effect and its applications. - Series in Condensed Matter Physics, Institute of Physics Publishing (IoP) (2003).
PECHARSKY (V.K.), GSCHNEIDNER Jr. (K.A.), PECHARSKY (A.O.), TISHIN (A.M.) - * - Phys. Rev., B64, 144406 (2001).
BEAN (C.P.), RODBELL (D.S.) - * - Phys. Rev., 126, p. 104 (1962).
WIENDLOCHA (B.), TOBOLA (J.), KAPRZYK (S.), ZACH (R.), HLIL (E.K.), FRUCHART (D.) - * - J. Phys. D. Appl. Phys., 41, 205007 (2008).
GEOFFROY (O.) - Physique des matériaux magnétiques. - [D 2 080] Convertisseurs et machines électriques, Techniques de l'Ingénieur (2006).
GEOFFROY (O.) - Propriétés techniques des matériaux magnétiques. - [D 2 081] Convertisseurs et machines électriques, Techniques de l'Ingénieur (2006).
DU TRÉMOLET DE LACHEISSERIE (E.) - Magnétisme : Fondements. - EDP Sciences (2000).
GSCHNEIDNER Jr. (K.A.), PECHARSKY (V.K.), TSOKOL (A.O.) - Recent developments in magnetocaloric materials. - Rep. Prog. Phys., 68, p. 1479-1539 (2005).
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DE CAMPOS (A.), ROCCO (D.L.), CARVALHO (A.M.G.), CARON (L.), COELHO (A.A.), GAMA (S.), DA SILVA (L.M.), GANDRA (F.C.G.), DOS SANTOS (A.O.), CARDOSO (L.P.), VON RANKE (P.J.), DE OLIVEIRA (N.A.) - * - Nature Materials, 5, p. 802-804 (2006).
ZACH...
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