Сверхтекучесть

Советский физик П.И.Капица в 1939 году, изучая в жидком состоянии обнаружил, что при Т=2,2 К и нормальном давлении происходит λ-переход, являющийся фазовым переходом второго рода жидкости в жидкость.

Сверхтекучестью называется обнаруженное у жидкого гелия явления практически полного отсутствия вязкости при течении его сквозь очень узкие капиллярные трубки. Сверхтекучий

назвали , не сверхтекучий - .

Теория сверхтекучести была создана в 1941 году Давидом Ландау. Эта теория получила название двухжидкостной гидродинамики. Согласно ей гелий при 2,2 К представляет собой смесь двух полностью взаимопроникающих без трения компонентов: нормального с Согласно ей гелий при 2,2 К представляет собой смесь двух полностью взаимопроникающих без трения компонентов: нормального с m_n и сверхтекучего с m_s=m-m_n. Это соответствует двум типам движения, одновременно существующим в . Первое из них соответствует движению жидкости, в которой возбуждено тепловое движение, рассматриваемое как совокупность элементарных тепловых возбуждений, т.е. фононов. Это течение называется нормальным, оно подобно движению обычной вязкой жидкости. С этим связан запас внутренней энергии и наличие в нем вязкости. Второй тип движения соответствует течению жидкости, в которой отсутствует тепловое возбуждение (фононов нет).

Из детального рассмотрения механизма возникновения фононов в , основанного на законах сохранения импульса и энергии, следует возможность таких состояний , в которых не возникает элементарное тепловое возбуждение. В этих состояниях частицы образуют связанный коллектив (конденсат) сильно взаимодействующих частиц. Таким состояниям соответствует сверхтекучая часть . При Т=0^оК фононов нет и весь является сверхтекучим. С ростом температуры увеличивается нормальная часть в . При температуре, равной 2,2 К происходит непрерывный переход от в .

В обнаруживается аномально высокая теплопроводность, в сотни раз превосходящая теплопроводность металлов при комнатной температуре. Поэтому вне создается заметного перепада температур, он не может кипеть, а лишь испаряется со свободной поверхности. При перетекании через узкий капилляр между двумя сосудами, температура в сосуде, откуда вытекает, повышается, а куда втекает – понижается. Это явление было названо механо-калорическим эффектом. Оно объясняется тем, что вытекающая из сосуда сверхтекучая компонента не обладает внутренней энергией и, следовательно, не уносит ее. Поэтому удельная внутренняя энергия и соответствующая ей температура оставшейся в сосуде жидкости повышается.

Дата добавления: 2014-01-07