Cơ sở nhiệt động học của hiệu ứng từ nhiệt
Hiệu ứng từ nhiệt (Magnetocaloric Effect-MCE) là sự thay đổi nhiệt độ đoạn
nhiệt của vật liệu từ (vật liệu từ bị đốt nóng hoặc làm lạnh) khi bị từ hóa hoặc bị khử
từ (hình 1.1). Hiệu ứng từ nhiệt là một thuộc tính nội tại xuất hiện trong mọi vật liệu
từ, cường độ của hiệu ứng thể hiện khác nhau phụ thuộc vào vật liệu (gọi chung là
vật liệu từ nhiệt).
Cường độ khác nhau của vật liệu từ nhiệt được đánh giá thông qua giá trị biến
thiên lớn hay bé của các đại lượng đặc trưng chính như giá trị biến thiên nhiệt độ
đoạn nhiệt (ΔTad) và giá trị biến thiên entropy từ (ΔSm) khi từ trường đặt vào vật liệu
biến đổi. Hiệu ứng từ nhiệt được phân loại dựa vào các tiêu chuẩn khác nhau, phân loại
thành các loại như sau: hiệu ứng từ nhiệt âm và dương hoặc hiệu ứng từ nhiệt thường
và khổng lồ (Giant MagnetoCaloric Effect – GMCE).
Khi vật liệu được từ hóa, nhiệt độ của vật tăng lên thì đây là hiệu ứng từ
nhiệt dương hay hiệu ứng từ nhiệt thường (NMCE: ΔTad > 0; ΔSm 0), còn khi từ
hóa mà nhiệt độ của vật giảm xuống là hiệu ứng từ nhiệt âm hay hiệu ứng từ nhiệt
ngược (IMCE: ΔTad 0; ΔSm > 0). Bản chất của hiệu ứng từ nhiệt được thể hiện là
sự chuyển hóa giữa năng lượng từ – năng lượng nhiệt khi vật liệu chịu tác động của
từ trường ngoài và quá trình trên có thể được làm rõ thông qua lý thuyết nhiệt động học.