Question

2002年伊始第一臺磁冰箱問世。磁冰箱的概念形成干6年前，美國、中國、西班牙、荷蘭和加拿大都進行了研究，最低制冷溫度已達-140oC，能量利用率已比傳統(tǒng)冰箱高l／3。1997年，美國Ames實驗室設計出磁冰箱原型，其制冷裝置可簡單地用下圖表示：一轉輪滿載順磁性物質，高速旋轉，其一側有一強大磁場，順磁性物質轉入磁場為狀態(tài)A，轉出磁場為狀態(tài)B，即：

     

回答下列問題：

6－1．

用熱力學基本狀態(tài)函數(shù)的變化定性地解釋：磁制冷物質發(fā)生AB的狀態(tài)變化為什么會引起冰箱制冷？不要忘記指出磁場是在冰箱內還是在冰箱外。

6－2．

Ames實驗室的磁致冷物質最早為某金屬M，后改為其合金，以M₅（SixGe₁-x)₄為通式，最近又研究了以MA₂為通式的合金，A為鋁、鈷或鎳。根據(jù)原子結構理論，最優(yōu)選的M應為元素周期系第幾號元素？為什么？（可不寫出該元素的中文名稱和元素符號）

Answer 1

6－1．B至A，S＜0，TS＜0，吸熱，反之放熱。磁鐵在冰箱外。（3分）

6－2．M為第64號元素（Gd），因其基態(tài)電子組態(tài)為［Xe］4f⁷5d¹6S²，未成對電子最多。（2分）

說明：由于競賽大綱未要求稀土元素，也未對不符合構造原理的元素提出要求，因此，答其他鑭系元素，如63號（Eu）等也得滿分，按構造原理應該能寫出63號（Eu）元素［Xe］4f⁷5d²6S² 的電子構型。答非鑭系元素不給分。（選擇元素1分，說明1分）