Question

2002年伊始第一台磁冰箱问世。磁冰箱的概念形成干6年前，美国、中国、西班牙、荷兰和加拿大都进行了研究，最低制冷温度已达-140oC，能量利用率已比传统冰箱高l／3。1997年，美国Ames实验室设计出磁冰箱原型，其制冷装置可简单地用下图表示：一转轮满载顺磁性物质，高速旋转，其一侧有一强大磁场，顺磁性物质转入磁场为状态A，转出磁场为状态B，即：

     

回答下列问题：

6－1．

用热力学基本状态函数的变化定性地解释：磁制冷物质发生AB的状态变化为什么会引起冰箱制冷？不要忘记指出磁场是在冰箱内还是在冰箱外。

6－2．

Ames实验室的磁致冷物质最早为某金属M，后改为其合金，以M₅（SixGe₁-x)₄为通式，最近又研究了以MA₂为通式的合金，A为铝、钴或镍。根据原子结构理论，最优选的M应为元素周期系第几号元素？为什么？（可不写出该元素的中文名称和元素符号）

Answer 1

6－1．B至A，S＜0，TS＜0，吸热，反之放热。磁铁在冰箱外。（3分）

6－2．M为第64号元素（Gd），因其基态电子组态为［Xe］4f⁷5d¹6S²，未成对电子最多。（2分）

说明：由于竞赛大纲未要求稀土元素，也未对不符合构造原理的元素提出要求，因此，答其他镧系元素，如63号（Eu）等也得满分，按构造原理应该能写出63号（Eu）元素［Xe］4f⁷5d²6S² 的电子构型。答非镧系元素不给分。（选择元素1分，说明1分）