Второй звук

Уравнения, однако, сильно упрощаются в физически интересном случае не слишком больших скоростей (малой величиной предполагается отношение скоростей к скорости второго звука — 141). [c.716]

Таким образом, в волне второго звука сверхтекучая и нормальная массы жидкости колеблются навстречу друг другу, так что в первом приближении их центр инерции в каждом элементе объема остается неподвижным и суммарный поток вещества отсутствует. Ясно, что этот вид волн специфичен для сверхтекучей жидкости. [c.726]

Между обоими видами волн имеется и другое существенное отличие, видное из формул (141,11). В звуковой волне обычного звука амплитуда колебаний давления относительно велика, а амплитуда колебаний температуры мала. Напротив, в волне второго звука относительная амплитуда колебаний температуры велика по сравнению с относительной амплитудой колебаний давления. В этом смысле можно сказать, что волны второго звука представляют собой своеобразные незатухающие температурные волны ). [c.726]

При распространении волны второго звука большой амплитуды его профиль постепенно деформируется в результате эффектов нелинейности, и это приводит в конце концов к возникновению разрывов — как и для обычного звука в обычной гидродинамике (ср. 101,102). Рассмотрим эти явления для одномерной бегущей волны второго звука (И. М. Халатников, 1952). [c.727]

В волне второго звука относительная амплитуда колебаний р и V мала по сравнению с амплитудами Т и w поэтому можно опустить также и члены, содержащие wp, wv. Для определения и достаточно рассмотреть уравнение (141,16) и разность уравнений (141,15) и (141,17). Условие совместности получающихся таким образом двух линейных уравнений для Т и w приводит к квадратному уравнению [c.728]

Определить отношение интенсивностей излучения первого и второго звуков плоскостью, совершающей колебания в перпендикулярном к себе направлении. [c.729]

Найти коэффициенты поглощения первого и второго звуков в гелии II. Решение. Вычисление осуществляется аналогично тому, как это было сделано в 79 для звука в обычных жидкостях при этом вместо (79,1) используется выражение (140,10), В пренебрежении всеми членами, содержащими температурный коэффициент расширения р (в том числе в (141,10— И)), получим для ко,эффициентов поглощения [c.730]

Второй звук. В 1944 г. Лифшиц [44] объяснил неудачу в попытке обнаружить второй звук акустическим методом. Он показал, что кварцевый вибратор должен излучать второй звук в миллион раз слабее первого звука и что наилучшим генератором второго звука послужило бы тело, температура [c.807]

Ф и г. 25. Зависимость скорости второго звука от температуры. [c.808]

Вид импульсов второго звука при различных температурах. [c.853]

Дальнейшие сведения о типе двухжидкостной модели, подходящ,ей для описания Не II, можно получить из измерений второго звука под давлением. Согласно теории Ландау, сверхтекучая компонента должна быть свободна от всех возбуждений, фононы же и ротоны связаны только с нормальной компонентой. Уже отмечалось, что быстрый рост скорости звука в этой модели должен наблюдаться в области, где энтропия фононов становится доминирующей. Так как под давлением это будет иметь место при более низкой температуре, соответственно должно сместиться и начало быстрого роста скорости 2. Более того, согласно формуле Ландау (14.2), при абсолютном нуле скорость второго звука должна быть пропорциональна скорости первого звука, и, поскольку последняя с давлением возрастает, кривые скорости для различных давлений должны пересекаться при низких температурах. [c.854]

Фиг. 76. Прибор с диском Релея для исследования второго звука.

С описанными свойствами звуковых волн в гелии И тесно связан и вопрос о различных способах их возбуждения ( , М. Лиф-шиц, 1944). Обычные механические способы возбуждения звука (колеблющимися твердыми телами) крайне невыгодны для получения второго звука в том смысле, что интенсивность излучаемого второго звука ничтожно мала по сравнению с интен-сив(1остью одновременно излучаемого обычного звука. В гелии II возможны, однако, и другие, специфические для него способы возбуждения звука. Таково излучение твердыми поверхностями с периодически меняющейся температурой интенсивность излучаемого второго звука оказывается здесь большой по сравнению с интенсивностью первого звука, что естественно ввиду указанного выще различия в характере колебаний температуры в этих волнах (см. задачи 1 и 2). [c.727]

Здесь U2— местное значение скорости второго звука, меняющееся от точки к точке профиля волны вместе с отклонением бГ температуры от ее ранг.овесного значения. Разлагая uj по степеням бГ, получим [c.728]

Оказалось, что подвод тепла при использовании такого простого устройства получается такого же порядка величины, как и в случае ис-иользоваппя вентиля по этой причине от вентильной методики в последние годы отказались. Стеклянные капилляры примерно таких же размеров, как указано вытие, были использованы в лейденских экспериментах по исследованию теплоемкости жидкого гелия и распространения второго звука при температурах ниже 1° К (см. п. 70). [c.563]

Первые эксперименты по распространению тепловых волн в жидком гелии ( второй звук ) при температурах ниже 1° К былп выполнены Пелла-мом и Скоттом [266], а также Аткинсом и Осборном [267]. Хотя в обоих экспериментах теплоизоляция была очень плохой и хорошего равновесия между гелием и солью не достигалось, однако было показано, что скорость второго звука ниже 1° К быстро возрастает и что импульсы второго звука при этих температурах значительно размываются. Выполненные позже эксперименты де-Клерка, Хадсона и Пеллама [268] п Крамерса, ван-Пески, Вибса, ван-ден-Бурга и Гортера[269] показали, что теоретическое предельное значение скорости второго звука ири абсолютном нуле, найденное Ландау и равное [c.570]

В обоих экспериментах излучатель и приемник состояли из пленочных угольных сопротивлений. Де-Клерк, Хадсон и Пеллам иснользовали прямоугольные импульсы с несущей частотой 22,5 кгц. Ежесекундно генерировалось 88 импульсов длительностью 80—100 мксек каждый. С целью уменьшения подвода тепла Крамере и др. пользовались одиночными импульсами длительностью 20 мксек. Приемник в обоих случаях был присоединен к осциллографу. На экране наблюдались одновременно и передаваемый, и принимаемый импульсы. Скорость второго звука могла быть определена по сдвигу этих импульсов во времени. Картина регистрировалась фотографически. [c.570]

Де-Клерк, Хадсон и Пеллам нашли, что при температурах выше 0,5° К скорость второго звука стремится к постоянному значению, равному vjY3. Однако при более низких температурах она вновь возрастает (см. фиг. 101). Принимаемый имиульс вблизи 1° К очень узок. В области между 0,8 и 0,5° К он размывается, однако при температурах ниже 0,5° К ширина его снова мало меняется с температурой. Для импульсов очень малой энергии размытие меньше, чем в случае импульсов большой энергии. [c.570]

Картину явления, наблюдавшуюся при более низких температурах (ниже 0,5° К), удается объяснить на основе предположения о том, что при этих температурах длина свободного пробега фононов становится порядка длины волны второго звука или порядка размеров полости. В этом случае вообще не имеет смысла говорить о втором звуке. Резкий передний край принимаемого импульса может быть обусловлен фононами, приходящими прямым путем со скоростью v . Значение v , полученное во всех трех трубках (если ввести запаздывание в 8 мксек, вызванное, возможно, тепловыми сопротивлениями, обнаруженными Капицей, на поверхностях нагревателя и термометра), составляет 236 i- 4 м/сек, что находится в хорошем согласии со значением Чейса и Херлина, приведенным выше. Большое размытие пмпульса, по-видимому, обусловлено фононами, приходящими к приемнику после большого числа столкновений со стенками и диффузного рассеяния на них. [c.571]

Мейпер и Херлин [270] выполнили измерения скорости второго звука в жидком гелии, находящемся под давлением. Их прибор мало отличался от прибора де-Клерка, Хадсона и Пеллама результаты также не очень сильно отличались от данных, полученных ири нормальном давлении. Время отогрева носле размагничивания состав.ляло всего лишь 3—4 мин. Было найдено, что увеличение давления приводит к уменьшению скорости второго звука при более высоких температурах, но к возрастанию ее при более низких температурах. Последнее связано с тем фактом, что число фононов при постоянной температуре убывает с повышением давления. [c.571]

Исследования были выиолнены со смесями, концентрация Не в которых менялась от 0,017 до 4,30%. При температурах выше 1" К скорость второго звука возрастала с ростом 1 онцентрацип максимум скорости ( 35 м/сек) был найден при температурах чуть ниже Г" К. При более низких температурах несколько уменыналась с увеличением концентрации. Практически не было обнаружено никакого размытия импульсов прн температурах ниже 0,6 К. [c.579]

Наиболее далеко идущим прогнозом, следующим из модели Тисса, явилось предсказание существования тепловых волн в жидкости—явления, ставшего впоследствии известным под названием второго звука . Формальное рассмотрение двух взаимопроникающих жидкостей, обладающих разной энтропией, приводит к волновому уравнению для неоднородностей температуры вместо диссипативного уравнения теплопроводности. Тисса предположил поэтому, что нарушения равновесной концентрации двух жидкостей будут выравниваться посредством волнового движения, а но посредством диффузии. Это волновое движение, как и следовало ожидать, будет несколько похоже на акустический звук с той существенной разницей,, что при этом не будет происходить заметных колебаний плотности жидкости. Вместо них будут наблюдаться колебания относительной плотности двух жидкостей, т. е. колебание температуры. С этой точки зрения подходящим параметром для характеристики диссипации тепловых импульсов в Не II является не теплопроводность вещества, а скорость распространения в нем тепловых волн. На основании своей модели Тисса предположил, что эта скорость будет возрастать от нуля в Х-точке до максимума примерно при 1,5" К и затем уменьшаться при дальнейшем нонижении температуры. [c.803]

Результаты ранних измерений скорости второго звука Пешкова крестики), Лейна кружки) и результаты теории Тнсса (сплошная криваи). [c.808]

Кроме исследований второго звука, Ландау предложил также и другой эксперимент, выполненный в 1946 г. Андронпкашвнли [48] этот эксперимент явился дополнительной демонстрацией в пользу двухжидкост- [c.808]

Спустя десять лет со времени проведения этой работы, появилось огромное количество как экспериментальных, так и теоретических работ по жидкому гелию. Был выяснен ряд спорных вопросов, и к нашим знаниям об этом явлении было добавлено множество новых подробностей. Глубже исследовался вопрос о критических скоростях и о возникновении трения, кроме того, изучались явления, связанные с вязкостью и со вторым звуком. Создается, однако, впечатление, что никаких новых открытий, которые можно было бы поставить в один ряд с перечисленными выше, сделано не было. Здесь, возможно, следует упомянуть о точных измерениях теплоемкости гелия ниже 1° К, которые проводили в 1952 г. Крамере, Васшери Гортер [52]. Они [c.810]

Для низких температур результаты Капицы хорошо согласуются с данными по теплоемкости, хотя в общем они очень завышены, чтобы быть убедительными. Позднейшие данные, полученные в Оксфорде, систематически отклоняются от величин Крамерса, Васшера и Гортера, однако само отклонение невелико и не дает оснований сомневаться в согласии величин, полученных из измерений теплопереноса и теплоемкости. При температуре 1,2° К расхождение между значениями, учитывающими и не учитывающими фононную энтропию, равно 30%, тогда как величины Бруэра, Эдвардса и Мендельсона нигде не обнаруживают отклонений, больших+ 3%, в интервале температур от 1,2 до 1,7° К. Рассмотрение этих результатов вместе с данными по скорости второго звука не оставляет сомнений в том, что сверх текучая компонента не несет не только энтропии аномальных возбуждений, но и энтропии фононов. Хотя одно это и нельзя еще рассматривать как доказательство правильности теории Ландау, однако ясно, что это противоречит модели, предложенной Тисса. [c.826]

Выше 0,6° к теплопроводность возрастает более резко и оказывается зависящей от градиента температуры. В общем явление здесь протекает так же, как это описывалось в предыдущем пункте. Это возрастание теплопроводности соответствует росту теплоемкости, наблюдаемому при той же температуре, и, очевидно, происходит вследствие поя1 ления возбуждений, отличных от фононного. Ниже 0,6° К теплопроводность не зависит от градиента температур и соответствует изменению теплоемкости с температурой. Различие теплопроводности для двух капилляров с разными диаметрами связано, по-видимому, е неодинаковой средней длиной пробега фонона, являющейся величиной порядка диаметра. Этот эффект вызван, таким образом, рассеянием фононов на границах образца он наблюдался также па твердых диэлектриках при низких температурах. Результаты опытов, по-видимому, согласуются с теорией Ландау и Халатникова в том, что средняя длина свободного пробега, сильно влияющая па вязкость и теплопроводность, при низких температурах становится очень большой. Это замечание оказывается существенным и при изучении поведения второго звука при самых низких температурах, которое будет рассмотрено в следующем разделе. [c.848]

Излон енные здесь результаты лишний раз подчеркивают, что с данными по второму звуку при наинизших температурах следует обращаться осторожно, так как они могут быть в значительной степени искажены эффектами, связанными с длиной свободного пробега. [c.848]

Первый звук. После открытия температурных волн в жидком Не И стало общепринятым в отличие от второго звука говорить об обычных звуковых волнах, т. е. о распространении колебаний плотности, как о первом звуке. Впервые скорость первого звука измерили в 1938 г. Финдли, Питт и др. [123] на частоте 1,338 мггц. Измерения проводились от точки кипения гелия (4,2° К) до 1,76° R. [c.849]

Свои результаты Аткинс и 1ейс экстраполировали к абсолютному нулю и получили значенио скорости звука 237( + 2) ж/сек-. Эта величина иредстав-ляет известный интерес в связи с формулой Ландау (14.2), связывающей скорости первого и второго звука при абсолютном нуле. [c.850]

Хотя обнаруженные Пелламом н Скоттом рост скорости и.,, казалось, подтверждал теорию Ландау, уже наблюдения Аткинса и Осборна при самых низких температурах дали значение и , слегка превышающее предсказанную Ландау величину Bi/ /3. Это расхождение еще более увеличилось после работы де-Клерка, Хадсона и Пеллама, показавшей, что предсказанная Ландау величина отличается от найденной ими величины по меньшей мере на 40 о. Ряд авторов пришел, однако, к выводу, что причина такого расхождения обусловлена, по-видимому, но недостатками теории Ландау, а тем, что измерения ниже 1° К могут вовсе не соответствовать истинной скорости второго звука. В качестве возможной причины завышения измеряемых во- [c.852]

ЛИЧИН скорости 2 при низких температурах выдвигалось наблюдавшееся Осборном при болос высоких температурах распространение ударных воли второго звука. Другой причиной, приводяидей к расхождению между экспериментом и теорией, может быть большая длина свободного пробега фононов. [c.853]

Весь этот вопрос в целом недавно исследовал Крамере и др. [131] в Лейдене. Изучалось прохождение тепловых импульсов в трубках различных размеров, причем при наинизшей температуре также было получено большое значение Нд около 200 м1сек. Oбп ий вид температурной зависимости скорости второго звука оказался аналогичным полученному де-Клерком, Хадсоном и Пелламом. Авторы сочли удобным обсуждать наблюдавшиеся явления в трех темнературвых интервалах ниже 0,5° К, от 0,5 до 0,7° К и выше 0,7° К. Это деление соответствует двум областям довольно плавного изменения скорости и области резкого ее возрастания, заключенной между ними. Крамере обнаружил, что форма приходящего импульса заметно меняется при поиижеиип температуры, причем три выбранных интервала температур примерно соответствуют трем различным типам импульсов, показанных на фиг. 73. [c.853]

Выше 0,7° К импульс еще достаточно острый, но при понижении температуры 01 постепенно расширяется. Это соответствует затуханию, предсказанному Халатниковым для этой области температур. Распространение импульса здесь можно еще рассматривать как распространение волн второго звука. Ниже 0,5° К первоначальная форма импульса полностью теряется. Можно различить только передний фронт, который при наинпзших температурах движется со скоростью, близкой к скорости первого звука. В этой области длина свободного пробега фонопов становится настолько большой. [c.853]

Определение скорости второго звука при различных давлениях провели Херлин и его сотрудники [132]. Наиболее вал<ные результаты этой работы представлены на фиг. 74. Для ясности приводятся только кривые скорости и для давления насыщенных паров и давлення 14,2 атм. Оба эффекта, которые следовало ожидать из теории Ландау, здесь ярко выражены. [c.854]

Все описанные до сих пор эксперименты проводились либо с тепловыми импульсами, либо со стоячими волнами, возбуждаемылш с помощью нагревателей. Кюрти и Мак-Пнтош [133] недавно описали метод возбуждения второго звука путем намагничиванпя и размагничивания парамагнитной солн. Простота этого метода была продемонстрирована ими для обычных гелиевых температур, причем отмечалось, что ния е 1° К он будет особенно удобен, поскольку в этом методе отсутствует необратимый нагрев. [c.854]

Для обнаружения второго звука Пеллам и его сотрудники [134] использовали два интересных устройства трубку Пито и диск Релея. В обоих случаях второй звук возбуждался пластинкой-нагревателем на одном конце [c.854]

Фиг. 75. Тспловап трубка Пито для исследования второго звука.

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...