Нормальная компонента сверхтекучей

Нормальная компонента сверхтекучей жидкости 195 Нормальное упорядочение операторов рождения и уничтожения 143 [c.291]

И так как при понижении температуры ниже Х-точки концентрация сверхтекучей компоненты возрастает, то полны момент инерции стопки уменьшается, поскольку все меньшая и меньшая часть гелия участвует в колебаниях стопки дисков. Из результатов этих измерений можно было непосредственно определить зависимость относительной концентрации нормальной компоненты р,/р от температуры (фиг. 27). [c.809]

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]

Как уже сказано в условии задачи, Не II ведет себя как смесь двух жидкостей — сверхтекучей (s) и нормальной (п) Когда в сообщающихся сосудах с Не II температура одинакова, концентрации сверхтекучего и нормального компонентов в обоих сосудах соответственно одинаковы. Если же температура в одном из сосудов увеличивается, то концентрация сверхтекучего (нормального) компонента в нем уменьшается (увеличивается), так как часть -компонента при этом переходит в нормальную. Возникшая разность концентраций компонентов в разных сосудах будет выравниваться -компонент будет перетекать в более теплый сосуд, а нормальный—наоборот. Но i-компонент свободно перемещается по капилляру, движение же и-компонента связано с трением. В результате в сосуде с более низкой температурой жидкость поднимается, создавая разность давлений Ар (рис. 63). [c.335]

Переход жидкого гелия в сверхтекучее состояние. В жидком гелии Не при температурах ниже Т = 2,19 К обнаруживаются необычные свойства. Если измерять вязкость гелия методом протекания через щели, то она оказывается равной нулю. При измерениях же этой вязкости методом крутильных колебаний дисков ее величина оказывается конечной, хотя и меньшей, чем в Не выше Гх (Hel). Эти и некоторые другие свойства Не ниже 7 достаточно хорошо объяснены в рамках двухкомпонентной модели, согласно которой ниже Т Не состоит из нормальной компоненты, ведущей себя как обычная жидкость, и особой сверхтекучей компоненты. Первая их этих компонент объясняет опыты с крутильными колебаниями, вторая — с протеканием через щели. Измерение теплоемкости вблизи Тх выявили ее Х-образный характер. Таким образом, Т>. оказалась температурой фазового перехода, причем II рода.. [c.261]

Независимость сверхтекучего и нормального движений в сверхтекучем Не имеет место только при достаточно малой разности скоростей ш = о, — С увеличением а> между её компонентами может возникнуть эфф. трение, препятствующее дальнейшему увеличению относительной скорости. В Не имеется два механизма возникновения взаимного трения. Первый связан с тем, что начиная с нек-рой критич. скорости и>с наблюдается спонтанное рождение квазичастиц. Величина и о = шш[е(р)/р в Не составляет в 60 м/с. Каждая родившаяся квазичастица увеличивает импульс рп п нормальной компоненты на величину р за счёт импульса сверхтекучей компо- [c.455]

При температурах, отличных от нуля, движение неидеального бо-зе-газа можно рассматривать как суперпозицию двух движений. Совокупность квазичастиц с энергий су (к), имеющихся в газе при Т О, может обмениваться энергией и импульсом со стенками, как нормальная жидкость. Совокупность невозбужденных квазичастиц движется по трубке при vсверхтекучей компонентами отсутствует, так как нет передачи энергии и импульса от одной компоненты к другой — невозможны процессы рождения и уничтожения квазичастиц. [c.369]

Следует, однако, особо подчеркнуть, что говорить о нормальной и сверхтекучей компонентах жидкости можно только в некотором весьма условном смысле. Никакого реального разделения атомов на нормальные и сверхтекучие , естественно, не существует, и речь идет о коллективных движениях частиц жидкости, или квазичастицах. С приближением температуры к температуре фазового перехода все коллективные степени свободы возбуждаются, жидкость наполняется квазичастицами и становится нормальной . Наоборот, с приближением температуры к нулю квазичастицы исчезают и вся жидкость становится сверхтекучей . [c.369]

Отсюда видно, что энтропия идеальной сверхтекучей жидкости сохраняется. Отметим, что поток энтропии определяется скоростью нормальной компоненты. Это согласуется с принятым в теории Ландау предположением, что энтропия сверхтекучей компоненты равна нулю. [c.200]

Следует отметить, что, в отличие от нормальной жидкости с одним полем массовой скорости, кинетические коэффициенты для сверхтекучей жидкости зависят от разности скоростей , так как даже в локальном приближении не удается исключить макроскопическое движение с помощью перехода в сопровождающую систему координат. Для простоты предположим, что малы не только градиенты термодинамических переменных, но и разность скоростей сверхтекучей и нормальной компонент жидкости ). [c.201]

Граничные условия для сверхтекучей жидкости на поверхности твердого тела (например, на стенке капилляра) носят особенно простой характер, когда отсутствует теплопередача между твердым телом и жидкостью. В этом случае на поверхности скорость нормальной компоненты в системе отсчета, где тело покоится, должна равняться нулю, как и для всякой вязкой жидкости. Кроме того, должна равняться нулю и перпендикулярная к поверхности компонента скорости сверхтекучей части. Если же между телом и жидкостью имеется теплопередача, то на поверхности может происходить превращение нормальной части в сверхтекучую и перпендикулярные компоненты Гп и Vs не будут равны нулю. Должна быть равна нулю лишь перпендикулярная к поверхности компонента потока Температура поверхности в этом случае отличается от температуры прилегающего слоя жидкости — возникает обнаруженный П. Л. Капицей (1941) температурный скачок, пропорциональный потоку тепла через границу. [c.658]

При низких температурах были измерены теплопроводности следующих ожижепных газов жидкого аргона и азота Улиром [54], жидкого кислорода в узком температурном интервале Просадом [55] и жидкого Не 1 Гренье [56] и Бауэрсом [57]. Определение теплопроводности жидкого Не II между 0,6°К и Х-точкой определяется циркуляцией сверхтекучей и нормальной компонент и представляет собой отдельную задачу (см. гл. X). [c.256]

Подобным же образом можно интерпретировать и термомеханичоский эффект. Поскольку в этой модели температура какого-либо объема жидкого Не II определяется относительной концентрацией двух жидкостей, изменение этой концентрации проявляется либо как нагрев, либо как охлаждение жидкости. Аномалии теплоемкости гелия, возникающие при испарении конденсата Бозе—Эйннзтейна, соответствуют, по Тисса, тепловой энергии, необходимой для перевода атомов гелия из сверхтекучего в нормальное состояние. Когда одному из двух объемов жидкости, соединенных между собой капилляром, сообщается тепло, температура этого объема повышается, или, другими словами, в нем возрастает относительная концентрация нормальной компоненты. Это вынуждает сверхтекучую компоненту из другого сосуда перетекать по соединительному капилляру для того, чтобы выравнять возникшую разность концентраций (фиг. 20). Течение сверхтекучей части по капилляру не сопровождается диссипацией и происходит без сопротивления, течение же нормальной жидкости подвержено трению, и потому ее поток в достаточно узком капилляре будет пренебрен имо мал. Таким образом, в этом случае должен наблюдаться перенос гелия из холодного сосуда к подогреваемому, что и имеет место в действительности. Этот процесс подобен осмотическому давлению, причем роль полупроницаемой мембраны играет здесь капилляр или трубка, заполненная порошком. Очевидным следствием этого объяснения, принадлежащего Тисса, является предсказание обратного эффекта, состоящего в том, что при продавливании гелия через тонкий капилляр он должен обогащаться сверхтекучей компонентой и температура его должна падать. Следует отметить, что это предсказание действительно предшествовало открытию механокалорического эффекта, о котором шла речь ранее. [c.802]

Аномально большой перенос тепла в Не II также хорошо объясняется в рамках двухжидкостной модели. Явление это во многом подобно термо-механлчсскому эффекту, за исключением того, что связь между двумя сосудами осуществляется не по тонкому капилляру, а по достаточно широкой трубке, по которой возможно течение нормальной жидкости без чрезмерного трения. Подводимая к одному из сосудов мощность будет вызывать увеличение концентрации нормальной компоненты, что приведет к появлению течений жидкости для восстановления равновесно11 концентрации. Однако в этом случае течение сверхтекучей жидкости но направлению к нагревателю будет компенсироваться противотоком нормальной жидкости ц обратном направлении. Энергия, которую необходимо сообщить единице массы сверхтекучей жидкости для перевода ее в нормальную жидкость, равна полной тепловой энергии при этой температуре, так как энергия конденсата Бозе—Эйнштейна равна нулю. Поэтому-то противотоки в жидком Не II являются особым внутренним конвективным механизмом, переносящим огромную тепловую энергию. Более того, весьма правдоподобно, что такой сложный процесс передачи тепла можно использовать для объяснения наблюдаемой зависимости теплопроводности Не II от градиента температуры. [c.802]

НОЙ модели. Прибор Андроникашвпли состоял из стопки очень I тесно расположенных дисков, подвешенной на крутильной нити в ванне с жидким гелием (фиг. 26). Измерялся период колебании стопки при изменении тель пературы, причем оказалось, что с понижением температуры период колебаний уменьшался. Это явление можно объяснить различием гидродинамических свойств нормальной и сверхтекучей компонент жидкости. Если сверхтекучая компопеита не принимает участия в колебаниях стопки, то нормальная компонента в узких зазорах между дискалга увлекается их движением, [c.809]

Для простоты мы в этом историческом обзоре опустили описание работ над разбавленными растворами Не в Не , которые проводились еще за год до первого ожижения чистого Не . Первый подобный эксперимент выполнили Доунт, Пробст и Джонстон [67], показавшие, что Не не увлекается сверхтекучим течением. Оказалось, что, если Не II переносится по пленке на твердой поверхности или перетекает через узкую щель, примеси Не не участвуют в этом движенпи и поэтому отфильтровываются. Вскоре было обнаружено, что это же имеет место и и макроскопических объемах жидкости в двухжидкостной модели Не переносится, таким образом, только нормальной компонентой. Если, в частности, к жидкости подводится тепло. Не будет двигаться вместе с тепловым потоком и его распределение но объему жидкости станет неравномерным. Это явление приводило к значительным ошибкам в первоначальных измерениях парциальных давлений над растворами различных концентраций. Оно послужило также основой для одного из методов разделения изотопов гелия [68]. [c.817]

При подстановке известного из измерений значения скорости звука выражение (23.1) переходит в зависимость 0,021 джоуль1 г- град). Возникновение дополнительных возбуждений выше 0,7°К соответствует в теории Ландау появлению ротонов, а в двухжидкостной модели Тисса—испарению конденсата Бозе—Эйнштейна в пространстве скоростей. Вид ожидаемой зависимости теплоемкости от температуры в этих двух теориях оказывается одинаковым, однако, как уже указывалось в разделе 1, роль вклада обеих компонент в теплоемкость оказывается совершенно различной с точки зрения проблемы сверхтекучести. В теории Ландау сверхтекучая компонента не обладает не только ротонной, но и фононпой энтропией, тогда как, по Тисса, эта компонента должна сохранять свою фононную энтропию. На основании одних только измерений теплоемкости нельзя, таким образом, решить вопрос, имеет ли сверхтекучая компонента фононную энтропию или пет для этого необходимо определить энтропию нормальной компоненты. Такие данные можно получить при достаточно низких температурах, измеряя тепло-перенос и термомеханический эффект в гелии. [c.824]

Для разрешения этих трудностей Гортер [111] в 1948 г. предложил вариант двухжидкостной модели, в котором предполагалось наличие диссипации прп взаимном тренпп между нормальной н сверхтекучей компонентами. Зависимость силы трения F от скорости выбиралась такнм образом, чтобы получить согласие с экспериментами в случае широких капилляров [c.843]

Квантование циркуляции —фундам. свойство Не—II. Оно за[]рещает как непрерывное уменьшение интенсивности вихрей под действием вязкости, так и рождение вихрен с произвольной величиной циркуляции, что обеспечивает незатухающий характер сверхтекучего движения. (Существование конечной критвч. скорости течения сверхтекучего Ые—II по тонким трубкам обусловлено рождением К. в. при достижении потоком скорости t, ,— (и/2лЛ) In (Rja) (а — толщина ядра вихря, R — радиус капилляра). Движением К. в. обусловлено также трение между сверх-Гикучим и нормальным компонентами и квантование разности давлений в сосудах, сообщающихся через достаточно узкое отверстие (ме-ханнч. аналог Джозефсона эффекта). [c.267]

При ТфО Не II состоит из двух компонентов — нормального и сверхтекучего [Л. Тиса (L. Tisza), 1938]. Согласно Ландау, нормальный компонент связанный с движением газа возбуждений, переносит теплоту его плотность р зависит от темп-ры, изменяясь от нуля при 3 =0 до полной плотности жидкого гелия при Г=7 В интервале О <7 <7 полная плотность р жидкости складывается из плотностей компонентов р=рп + р -Каждый из компонентов течёт со своей скоростью, так что полная плотность потока жидкости j есть сумма плотностей потоков компонентов Нор- [c.573]

Из ур-ний гидродинамики следует возможность распространения в Не II двух типов звуковых волн (см. Звук в сверхтекучем гелии) — волн плотпости (первый звук) и температурных воли (второй звук), а также волн 4-го звука, распространяющихся в узких капиллярах в условиях заторможенного нормального компонента. Двухскоростная гидродинамика объясняет термомеханический эффект — возникновенио разности давлений при наличии разности темп-р в двух сообщающихся сосках с Не И, разделённых пористой перегородкой, а также обратный механокалорический эффект — охлаждение жидкости при пропускании её через пористую перегородку. [c.573]

Однако из последующего детального изученпя данных наблюдений стало ясно, что происхождение и временное поведение изменений т имеет, ло-видимому, более сложную связь со сверхтекучестью ил1еющихся в звезде нейтронов (как свободных, так и связанных в атомных ядрах). Вращение Н. з. приводит к появлению в их сверхтекучем веществе множества квантованных вихрей. Такие вихри сложным обра.зом взаимодействуют с нормальным (не сверхтекучим) компонентом вещества и с кристаллич. решёткой впеш. коры [c.282]

Доля жидкости, принимающая участие в сверхтекучей движении, наа. сверхтекучей компонентой. Плотность сверхтекучей компоненты в жидком Не при Т = о совпадает с полной плотностью жидкости р и уменьшается с повышением темп-ры до нуля пря Т = 7 с. Значение р, отлично от нуля только в сверхтекучем состоянии, поэтому часто комплексный параметр порядка ф выбирают так, чтобы ф = р,. Остальная часть жидкости с плотностью Рп = Р Р образует нормальную компоненту, ирн низких темп-рах представляющую собой совокупность элементарных возбуждений (квааичастиц) двух типов — фононов и ротонов (см. Ландау теория сверхтекучести). Величина р при низких Т определяется спектром элементарных возбуждений е(р) [c.454]

Здесь п = и(е) — ф-ция распределения квааичастиц, р — импульс частицы. Отсутствие нормальной компоненты при Т = о — следствие формы спектра элементарных возбуждений в Не. В принципе возможны и существуют сверхтекучие системы ( Не-Л, бесще-левые сверхпроводники, раствор Не в сверхтекучем Не) с ненулевой плотностью нормальной компоненты при Г = 0. [c.454]

Как и всякая обычная жидкость, нормальная компонента обладает вязкостью, обусловленной взаимодействием квазичастиц между собой. Нормальная компонента течёт со скоростью так что масса в сверхтекучем Не переносится с двумя скоростями полный поток частиц I = Р4У3 - - Рп п- Когерентное сверхтекучее движение не обладает антропией. Всё тепловое движение в сверхтекучей жидкости связано с её нормальной составляющей. Конвективный обратимый перенос энтропии, характерный для нормальных жидкостей, в сверхтекучей жидкости осуществляется нормальной комио-нентой со скоростью и может происходить без переноса массы, т. е. при = р,п, р дп = 0. Это приводит к существованию двух типов колебаний (звуков) в объёме сверхтекучего Не помимо обычного звука — колебаний плотности и тока (т. и. первый звук), возможно распространение колебаний иного типа — второго звука, представляющего собой волны энтропии, или температурные волны (см. Звук в сверхтекучем гелии). [c.454]

Имеется третий механизм взаимного трения между сверхтекучей и нормальной компонентами (помимо квантовых вихрей и рождающихся квазичастиц) за счёт пространственно-временных изменений вектора I. Поскольку динамика вектора / тем самым определяет сверхтекучее движение, двухжидкостная гидродинамика Ландау включает ур-ние для I. Ур-ние (2) в мо-дифициров. системе ур-нии гидродинамики для Л-фааы принимает следующий вид (при г = 0) [c.457]

Трусделл указывает, что такой подход восходит к Максвеллу [320] и что уравнения (3.33), предложенные Стефаном [300], описывают движение смесп 71деальных жидкостей. Пригожин и Мазур [313] использовали уравнения (3.33) для описания течения смеси сверхтекучей и нормальной компонент жидкого гелпя [217]. При отом они отметили, что в случае газов парциальные давления определяются как = N P, где Р — суммарное давление Ng — массовая онцентрация компонент (закон Дальтона). [c.30]

Впоследствии движение гелия II через тонкие капилляры подробно изучалось многими авторами в разных странах. Эти эксперименты имели две модификации течение сверхтекучей компоненты навстречу теплу в условиях неподвижности нормальной компоненты и встречное течение компонент — сверхтекучей к источнику тепла и нормальной от него. Однако, коль скоро эти эксперименты долгое время не связывались с теорией Ландау, они носили в основном чисто эмпирический характер. Впервые теорию Ландау к встречному движению нормальной и сверхтекучей компонент в капиллярах применил Э. Л. Андроникашвили (1949), который показал, что в капиллярах шириной порядка 10 (х течение нормальной компоненты имеет пуазейлев характер и температурная зависимость вязкости нормальной компоненты в докритическом режиме точно следует характеру этой кривой, измеренной по затуханию колебаний диска (см. [c.665]

Однако, несмотря на многочисленность и важность этих экспериментов, основной вопрос — что является критической скоростью вихреобразования — оставался открытым. Действительно, квантовая турбулентность может наступать при достижении критического значения скорости сверхтекучей компоненты относительно стенки сосуда или относительно нормальной компоненты (1 з — п)кр. В. П. Пешков и В. Б. Стрю-ков (1961) доказали экспериментально, что критическим является значение [c.665]

Смотреть страницы где упоминается термин Нормальная компонента сверхтекучей : [c.430] [c.807] [c.822] [c.834] [c.835] [c.837] [c.837] [c.841] [c.843] [c.844] [c.855] [c.424] [c.70] [c.70] [c.71] [c.494] [c.131] [c.455] [c.455] [c.95] [c.195] [c.651]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...