ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Основные свойства сверхтекучей жидкости из "Механика сплошных сред Изд.2 " При температурах, близких к абсолютному нулю, в свойствах жидкости на первый план выдвигаются квантовые эффекты. Фактически в природе существует лишь одно вещество, остающееся жидким вплоть до абсолютного нуля, — гелий все другие жидкости затвердевают значительно раньше, чем в них становятся заметными квантовые эффекты. При температуре 2,19°К жидкий гелий имеет так назы-ваемз ю А-точку (фазовый переход второго рода) при температурах ниже этой точки жидкий гелий (гелий II) обладает рядом замечательных свойств, из которых наиболее существенным является открытая П. Л. Капицей в 1938 г. сверхтекучесть — свойство протекать по узким капиллярам или щелям, не обнаруживая никакой вязкости 1). [c.616] Теория сверхтекучести была развита Л. Ландау (1941) здесь мы остановимся лишь на той части этой теории, в которой даётся макроскопическое описание гидродинамических свойств сверхтекучей жидкости. [c.616] Отправным пунктом гидродинамики гелия II является следующий основной результат микроскопической теории ). При отличных от нуля температурах гелий II ведёт себя так, как если бы он представлял собой смесь двух различных жидкостей. Одна из них сверхтекуча и при движении вдоль твёрдой поверхности не обнаруживает никакой вязкости. Другая же ведёт себя, как обычная нормальная вязкая жидкость. При этом весьма существенно, что между обеими этими движущимися друг через друга частями массы жидкости нет трения , т. е. не происходит передачи импульса от одной из них к другой. [c.616] Лишь имея в виду все эти оговорки относительно истинного характера происходящих в гелии И явлений, можно пользоваться терминами сверхтекучая часть и нормальная часть жидкости как наглядным способом краткого описания этих явлений. Мы, однако, будем предпочитать пользоваться более точными терминами сверхтекучее движение и нормальное движение , не ассоциируя их с компонентами смеси двух частей жидкости. [c.617] Представление о двух видах движения даёт простое объяснение наблюдающимся нй опыте основным свойствам течения гелия II. Отсутствие вязкости при протекании гелия II по узкой щели объясняется тем, что в щели имеет место сверхтекучее движение жидкости, не обнаруживающее трения можно сказать, что нормальная часть задерживается в сосуде, протекая через щель несравненно медленнее, со скоростью, соответствующей её вязкости и ширине щели. Напротив, измерение вязкости гелия И по затуханию крутильных колебаний погружённого в жидкость диска должно давать отличные от нуля значения вращение диска создаёт вокруг него нормальное движение жидкости, останавливающее диск благодаря свойственной этому движению вязкости. Таким образом, в опытах с протеканием по капилляру или щели обнаруживается сверхтекучее движение жидкости, а в опытах с вращением диска в гелии II обнаруживается её нормальное движение. В особенности наглядно существование двух движений жидкости проявляется при вращении вокруг своей оси цилиндрического сосуда, наполненного гелием II. Стенки вращающегося сосуда, создавая нормальное движение жидкости, увлекают за собой лишь часть массы жидкости, сверхтекучая же масса остаётся неподвижной. В результате полный момент инерции / вращающегося сосуда будет меньше момента инерции / , вычисленного в предположении, что вся масса жидкости вращается вместе с сосудом, и измерение отношения ///д даёт возможность непосредственного определения нормальной и сверхтекучей частей массы жидкости такие измерения были впервые осуществлены Э. Л. Андропикашвили (1946). [c.617] Энтропия гелия II определяется статистическим распределением элементарных возбуждений. Поэтому при всяком движении жидкости, при котором газ квантов возбуждения остаётся неподвижным, не возникает никакого макроскопического переноса энтропии. Это и значит, что сверхтекучее движение не сопровождается переносом энтропии, или, другими словами, не переносит тепла. Отсюда в свою очередь следует, что течение гелия II, при котором имеет место лишь сверхтекучее движение, является термодинамически обратимым. Это обстоятельство было действительно обнаружено в опытах Я. Л. Капицы. [c.618] Вернуться к основной статье