Тиссена модель

Двухжпдкостная модель. Непосредственный результат работы Лондона оказался довольно неожиданным даже для самого автора она привела к созданию феноменологического описания гелия, которое, несмотря на свой сомнительный физический смысл, оказалось исключительно полезным в качестве рабочей гипотезы. Тисса был хорошо знаком с первоначальной работой Лондона-, он сформулировал свое макроскопическое описание гелия как копденсированного газа Бозе—Эйнштейна, ставшее известным под названием двухжидкостной модели [38]. По его предположению, при охлаждении жидкого гелия нинче температуры Х-перехода начинается конденсация атомов в состояние с нулевым импульсом. Никакого выделения новой фазы не происходит, поскольку процесс конденсации затрагивает только скорости атомов и никак не связан с положением в пространстве атомов, находящихся в наинизшем состоянии. Не И рассматривается как смесь двух полностью взаимоироникающих жидкостей, которые обладают различными теплосодержаниями, но состоят из одних и тех же частиц— атомов гелия. [c.801]

Избежав трудных проблем, связанных со строгим рассмотрением взаимодействующей жидкости Бозе—Эйнштейна, Тисса показал, что при определенных дополнительных предположеп1гях его модель не только представляет собой удобный отправной пункт для изучения запутанных явлений в жидком гелии, но что с ее помощью можно предсказывать и новые эффекты [39]. Эти дополнительные предположения касались поведения сконденсированной и обычной частей жидкости. По Тисса, эти части жидкости характеризуются различными гидродинамическими свойствами, а также и разными теплосодержаниями. Если в отношенни неконденсированной нормальной жидкости принимается, что она сохраняет свойства обычной жидкости или пара, то о сконденсированной сверхтекучей жидкости предполагается, что она не может участвовать ни в каких диссипативных процессах. Поэтому, например, колеблющийся в Не II диск будет испытывать трение со стороны нормальной жидкости, тогда как тонкий капилляр позволяет сверхтекучей жид- [c.801]

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]

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]

Несомненный успех двухжидкостной модели в форме, предложенной Тисса, вызвал тенденцию приписывать ей часто больший физический смысл, чем тот, которого вообще можно было от нее требовать. Не говоря уже о том, что в атомных масштабах разделение атомов I от атомов II недопустимо с точки зрения квантовой механики, в этой модели должны возникать и другие трудности. Представление о том, что при абсолютном нуле гелий должен состоять целиком из атомов с нулевым импульсом, оставляет необъясненной одну из замечательных особенностей этого вещества, а именно его большую нулевую энергию. По этой же причине объяснение термомеханического эффекта на основании этой модели является до некоторой степени иллюзорным. Выравнивание разности концентраций в этом случае рассматривается как аналогия осмотической диффузии через полупроницаемый капилляр. Очевидно, однако, что подобный диффузионный процесс не может иметь места в смеси, одна из компонент которой—нормальная жидкость—неподвижна благодаря трению, а другая—сверхтекучая жидкость—имеет нулевой импульс. Эти трудности можно обойти, если приписать сверхтекучей компоненте некоторый импульс, но тогда и без того неясная связь свойства сверхтекучести с конденсацией Бозе—Эйнштейна станет еще более туманной. [c.803]

Термомеханический цикл. Идеи Ф. Лондона и Тисса были немедленно использованы Г. Лондоном [40] в более общей форме, которая оказалась очень полезной для экспериментальной работы, позволяя в то же время избежать противоречий, возникающих в любой специальной модели. Подход Г. Лондона является чисто термодинамическим и поэтому не зависит от выбора той или иной теоретической модели. Г. Лондон рассматривает явление термомеханического эффекта как обратимый цикл, подобный происходящему в термоэлектрической цепи. Подъем столба жидкости в подогреваемом сосуде вызывает появление разности давлений ЛР между двумя объемами Не II, отличающимися по температуре на ЛТ (см. фиг. 10,6). [c.803]

Вторая работа Капицы [42], опубликованная на семь месяцев позже, касалась течения Не II через узкую щель под влиянием разности температур (фиг. 22). Она была количественным исследованием механокалориче-ского эффекта в адиабатических условиях. Измерялось количество переносимого тепла Q и разность термомеханических давлений А/, соответствующая разности температур А Т (фиг. 23). Эта работа, явившаяся, таким образом, проверкой уравнений Г. Лондона, показала, что со значительной точностью разность энтропий равна полной энтропии жидкого Не II. Из своих экспериментов Капица заключил, что энтропия жидкого гелия, протекающего через узкую щель, равна нулю, причем он отметил, что это предположение было высказано Тисса и Г. Лондоном. Вместе с тем он считал, что правильное объяснение этим явлениям дает новая теория жидкого гелия, развитая Ландау [43] и опубликованная одновременно с его работой. Принимая во внимание новую двухжидкостную модель Ландау, Капица изменил свои предположения о механизме поверхностного течения. [c.806]

Фононы и ротоны. Даты двух работ Капицы заставляют предположить, что теория Ландау была сформулирована в начале 1941 г. В вводном разделе своей работы Ландау критикует двухжидкостную модель Тисса [c.806]

Как отмечал Ландау, явления, которых следует ожидать на основании его модели, совпадают с предсказанными двухжидкостной моделью Тисса. Подобно Тисса, он разделил полную плотность жидкости р на две зависящие от температуры части р и р , которые соответствуют нормальному и сверхтекучему состояниям, так что всегда р +Рз = Р- Однако он специально под- [c.806]

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 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]

ДВУХЖИДКОСТНАЯ МОДЕЛЬ ТИССЫ [c.420]

Двухжидкостная модель Тиссы [c.421]

Определения (18.79) — (18.82) соответствуют величинам, введенным Тиссой в его феноменологической двухжидкостной модели. Здесь мы получили их на основе молекулярной теории Ландау и Фейнмана. Необходимо помнить, однако, следующие обстоятельства [c.445]

Тиссы двухжидкостная модель 418 Третий закон термодинамики 36 [c.515]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...