Сверхтекучая компонента

Фиг. 20. Зависимость относительных концентраций нормальной рп/р и сверхтекучей компонент р,ч/р от температуры в двухжидкостной модели Не П.

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]

Этот результат определяется той же особенностью свободно втекающей через капилляр сверхтекучего компонента Не II энтропия этого компонента равна нулю и, следовательно, она, по третьему началу, находиться при температуре О К. [c.336]

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]

Это притяжение в принципе может привести к образованию связанного состояния двух электронов, т.е. может произойти спаривание электронов. Пара электронов обладает целочисленным спином и, следовательно, может испытывать Бозе-конден-сацию. Бозе-конденсат из спаренных электронов составляет сверхтекучую компоненту электронной жидкости. Другими словами, спаривание электронов является результатом электрон-фононного взаимодействия. Идея о спаривании электронов и образовании пар электронов ( куперовских пар ) была выдвинута Купером в 1956 г., а микроскопическая теория сверхпроводимости, основанная на идее Бозе-конденсации куперовских пар, была разработана в 1957 г. Бардиным, Купером и Шри( )фером (теория БКШ). Следует отметить, что сама по себе идея о решают,ей роли электрон-фо-нонного взаимодействия для образования сверхпроводящего состояния была известна за несколько лет до этих работ. Было отмечено, что хорошие проводники типа щелочных и благородных металлов никогда не бывают сверхпроводниками, а такие плохие проводники, как свинец, ртуть, олово, цинк, ниобий, становятся сверх-проводимыми. О прямой связи сверхпроводимости с колебаниями решетки свидетельствует также изотопический эффект [c.372]

Для Не f =2,56.10 см, Г/Л = 4С,2-10 см , поэтому yV /jV 0,08. По оценкам, основанным на рассеянии нейтронов, плотность конденсата в Не неск. % и обладает примерно такой же температурной зависимостью, как и плотность сверхтекучей компоненты. Однако плотность частиц конденсата и плотность сверхтекучей компоненты нельзя отождествить, т, к, при Т=0 К вся жидкость является сверхтекучей, хотя не все ее частицы находятся в конденсате. [c.220]

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]

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]

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]

Аналогия со сверхпроводимостью. Примерно в одно и то и е время с работами Андроникашвили по измерению концентрации нормальной комно-пепты в Не И Доунт и Мендельсон предприняли исследования для изучения поведения сверхтекучей компоненты. В 1942 г. эти авторы обратил1г внимание на глубокую аналогию между явлениями сверхтекучести и све])х-ироводимости [49, 50]. В частности, они подчеркивали факт суш ествования в обоих случаях зависяш,ей от температуры критической скорости переноса, [c.809]

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]

Теплоперенос. Капица [42] впервые измернл количество тепла, которое необходимо сообщить единичной массе сверхтекучей компоненты, чтобы перевести ее в обычную жидкость. Он обнаружил, что Qt TS, причем энтропия S получается путем интегрирования данных по теплоемкости. Для своих измереиий Чандрасекар и Мендельсон [86] использовали прибор, показанный на фиг. 93. Обратимость здесь была обеспечена тем, что связь между двумя объемами гелия осуществлялась топкой гелиевой пленкой. В их работе, как и во всех подобных измерениях, определялись количество тепла, которое сообщается адиабатически изолированному сосуду, и масса гелия, перетекающая в этот сосуд. Эти эксперименты привели к значениям Д6 , которые согласуются с калориметрическими измерениями Херкуса и Уилкса [79] лучше, чем с измерениями Крамерса, Васшера п Гортера [52]. Поскольку результаты первых двух авторов оказались ошибочно завышенными, возникает вопрос, не следует ли при таких измерениях с пленкой рассматривать некоторый дополнительный член, учитывающий энергию, которую нужно сообщить пленке, чтобы превратить ее в макроскопический объем лшдкости. [c.825]

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]

Поскольку, как это следует из работы Капицы [42], вся подводимая энтропия жидкости поглощается втекающей в сосуд сверхтекучей компонентой (для температур, при которых проводились эти экснерименты, вопрос об энтронии фоиоиов можно вообще не рассматривать), мощность, рассеиваемая нагревателем, равна [c.843]

Если раньше, даже в предположении существования критической Kopo Tir, всегда считалось, что треЕгие добавляется к процессу течения выше некоторой скорости, механизм течения, на который указывают результаты, приведенные на фиг. 64, иосит совершенно другой характер. Оказывается, что наша система допускает два совершенно различных способа переноса энергии. В первом, соответствуюш ем области постоянного теплового сонротивления, сверхтекучая компонента но испытывает трепия, тогда как во втором—диссипация в сверхтекучей компоненте происходит при [c.846]

Впоследствии это граничное сопротивление исследовалось рядом авторов, а Гор-тер, Таконис и др. [121] и Халатников [122] предложили соответствующие теоретические интерпретации. Первые авторы предположили, что это явление, по-видимому, происходит в самой жидкости в непосредственной близости от твердой стенки. Они оценили разность температур жидкости в направлении, перпендикулярном твердой поверхности, которую надо поддерживать для того, чтобы скорость перехода сверхтекучей компоненты в нормальную соответствовала полному тепловому потоку. Объяснение Халатникова основано на том, что это контактное сопротивление должно наблюдаться на границах любых тел и оно становится особенно заметным в Не II вследствие его большой теплоироводпости. По Халатникову, передача тепла от металла к жидкости происходит посредством излучения звуковых волн, и как выше, так и ниже 0,6° К коэффициент теплопередачи должен быть пропорционален Т . [c.848]

Фэрбенк II Уилкс [120] для исследования этого граничного сопротивления использовали прибор, изображенный на фиг. 65. Они добавили третий термометр Т. , который вместе с нагревателем был заключен внутри блока из очень чистой меди и находился с ним н хорошем тепловом контакте. При подводе большого количества тепла от нагревателя было обнаружено, что разность температур между Т. и становится много больше, чем между Тп и 7. Это означало, что большая часть теплового сопротивлеиня сосредоточена на границе раздела между медью и жидким гелием. Измеряя тепловой ноток через эту границу при данной разности температур А , они получили зависимость, приведенную на фиг. 67. Перепад температур в этих экспериментах менялся на порядок величины, причем ноток тепла оказывался ему пропорциональным. Величина потока тепла через границу оказалась пропорциональной 7 , причем никаких изменений этого закона при 0,6° К не было замечено. Поэтому Фэрбенк и Уилкс пришли к выводу, что процесс, рассмотренный Халатниковым, скорее ответствен за появление граничного сопротивления, чем переход сверхтекучей компоненты в нормальную. [c.849]

Текстуры вектора I существенно влияют на сверхтекучие свойства А-фааь . Если поле I однородно, сверхтекучесть vl-фазы описывается обобщённой двух-жидкостной моделью Ландау, учитывающей орбитальную анизотропию. Сверхтекучие свойства оказываются анизотропнымп плотность сверхтекучего компонента является одноосным тензором (Pd = [c.425]

Сверхтекучие свойства Д-фазы во многом аналогичны свойствам Но II. Плотность сверхтекучего компонента изотропна, ио становится анизотропной в магп. поле. В -фазе сверхтекучее течешге иотонциальЕЮ и имеются квантов, вихри с квантом циркуляции fe/m. [c.426]

По совр. представлениям, критерий Ландау не является определяющим для решения вопроса о сверхтекучести квантовой жидкости. Имеются примеры сверхтекучих систем, где критерий Ландау заведомо нарушен (бесщелевые сверхпроводники, сверхтекучая А-фаза Не). Фундаментальным свойством сверхтекучих систем является наличие сверхтекучего компонента — макросконич. фракции жидкости, движение частиц к-рон когерентно (см. Гелий жидкий, Сверхтекучесть, К огерентмос ть). [c.574]

В Международной системе единиц СИ для работы и кол-ва теплоты принята одна единица измерения — джоуль (1 Дж = 0,239 кал = 0,102 кгс-и), поэтому пользоваться аонятием М. э. т. нет необходимости. МЕХАНОКАЛОРЙЧЕСКИЙ ЭФФЕКТ — явление ох-лаждения сверхтекучего жидкого гелия, вытекающего из сосуда через узкий капилляр под действием разности давлений, сопровождаемое разогревом гелия, остающегося в сосуде (см. Гелий жидкий. Сверхтекучесть). М. э. обнаружен в сверхтекуче.м Не в 1939 Дж. Доун-том и К. Мендельсоном (1) (рис.). М. э. возникает вследствие того, что тонкие отверстия (для Не днам. отверстий менее 1 мкм, для Не — порядка десятка мкм) действуют как энтропийный фильтр , преим. пропуская сверхтекучую компоненту жидкости, не переносящую тепла (см. Ландау теория сверхтекучести) [2]. Процесс при небольших перепадах протекает почти обратимо постанавливается, если при разности давлений Ар устанавливается разность те.мц-р АТ такая, что Ар = р АГ, где р — плотность гелия, S — энтропия единицы массы гелия. Обратный процесс — возникновение разности давлений под действием разности темп-р в двух сообщающихся через капилляр или разделённых пористой перегородкой сосудах со сверхтекучим гелием — наз. термо механическим эффектом. [c.130]

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]

Смотреть страницы где упоминается термин Сверхтекучая компонента : [c.430] [c.807] [c.822] [c.824] [c.825] [c.826] [c.831] [c.834] [c.835] [c.837] [c.841] [c.843] [c.844] [c.855] [c.371] [c.311] [c.424] [c.424] [c.425] [c.557] [c.569] [c.71] [c.267] [c.267] [c.393] [c.494] [c.573]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...