Теплопроводность металлов в сверхпроводниках

Процессы переноса энергии играют фундаментальную роль в физике твердого тела. Именно поэтому трудно себе представить монографию, посвященную описанию свойств твердых тел, в которой в той или иной степени не обсуждалась бы проблема теплопроводности. Однако изложение это носит обычно ограниченный характер, связанный с общей тематикой книги, т. е. либо рассказывается только о теплопроводности металлов, либо обсуждается теория теплопроводности и не обсуждаются экспериментальные данные и т. д. В настоящее время накопился обширный теоретический и экспериментальный материал, и поэтому существует необходимость в создании обобщающих монографий, которые ли бы целиком посвящены рассмотрению процессов переноса энергии в различных типах твердых тел (металлах, аморфных телах, полупроводниках, сверхпроводниках и т. д.) и в которых с единой точки зрения был бы описан и проанализирован имеющийся теоретический и экспериментальный материал. Предлагаемая книга Р. Бермана в значительной мере служит этой цели. Автор монографии в течение многих лет занимается изучением процессов теплопроводности в различных типах твердых тел. Известен целый ряд его интересных исследований в этой области. [c.5]

В сверхпроводниках электронная теплопроводность становится малой ниже температуры перехода в сверхпроводящее состояние, и тогда вклад решеточной теплопроводности постепенно становится существенным. Так как переход между нормальным и сверхпроводящим состояниями у некоторых металлов осуществляется при низких температурах с помощью слабых магнитных полей, то простой тепловой выключатель может быть основан на разнице между чисто электронной и чисто решеточной теплопроводностями. [c.170]

При вычислении теплопроводности нормального металла мы столкнулись с тем обстоятельством, что градиент температуры приводит к возникновению электрического поля, которое определяется из условия отсутствия тока. Однако этот эффект вносит лишь малую поправку, порядка (Г/ц) (см. 6.1). В сверхпроводнике электрическое поле отсутствует, однако ток квазичастиц уравновешивается противотоком куперовских пар (этот вопрос рассмотрен подробно в 19.2). При вычислении теплопроводности движением куперовских пар можно пренебречь, ибо оно вносит лишь поправку порядка (Г/ц). [c.401]

Теплопроводность металлов I 36, 45—40 в модели Зоммерфельда I 66 в полуклассической модели I 254—257 в сверхпроводниках II 344, 345 сравнение с теплопроводностью диэлектриков I 35, II 124 формула Друде I 38 См. также Закон Видемана — Франца Термодинамический потенциал Гиббса I 373 [c.412]

Несмотря на перечисленные трудности, метод адиабатического размагничивания послужил основой большого числа новых исследований. Наиболее простыми являются эксперименты, относящиеся к определению магнитных свойств самих парамагнитных солей и достигаемых с их помощью абсолютных температур. Однако ири помощи солей охлаждались также и другие материалы с целью проведения на них физических измерений. В последние годы были изучены свойства жидкого гелия, открыто несколько новых сверхпроводников и измерена электропроводность и теплопроводность многих металлов. [c.424]

Проблема нейтрализации внутренних тепловыделений на космическом ко-)абле тесно связана с необходимостью отвода теплоты на периферию корабля. Идеальное решение вопроса транспорта теплоты может быть достигнуто с помощью устройств типа тепловой трубы. Тепловая труба, представляющая собой герметичный капиллярно-пористый фитиль, насыщенный легколетучей жидкостью, с помощью испарительно-конденсационного механизма переноса теплоты позволяет в десятки тысяч раз увеличить теплопроводность по сравнению с теплопроводностью лучших естественных проводников теплоты (металлов). Тепловая трубка по существу является своеобразным сверхпроводником теплоты, действующим автоматически. Именно космос благодаря невесомости снимает с тепловых труб всякие геометрические и пространственные ограничения и делает их незаменимыми в конструктивном плане. В частности, применение тепловых труб позволяет не только устранить недопустимые температурные деформации корпуса корабля и снять температурные напряжения конструкции, вызванные сильным прогревом корабля с солнечной стороны и резким охлаждением с теневой стороны, но и обратить эти в общем неблагоприятные условия на пользу. [c.376]

Простейший тип поведения теплопроводности имеет место у чистых сверхпроводников I рода, у которых фононная теплопроводность может быть пренебрежимо мала до температур значительно ниже температуры перехода Тс. Если температура перехода Тс меньше температуры, при которой теплопроводность имеет максимум, то металл становится сверхпроводящим при такой температуре, когда средняя длина свободного пробега электронов в нормальном состоянии почти полностью ограничивается рассеянием на дефектах и, таким образом, не зависит от температуры. Если предположить, что в сверхпроводящем состоянии средняя длина свободного пробега эффективных электронов остается такой же, как в нормальном состоянии ), и что скорость этих электронов не меняется, то отношение теплопроводностей сверхпроводящего и нормального состояний должно быть равно отношению соответствующих теплоемкостей. Выражение для электронной теплоемкости сверхпроводника, даваемое в теории Бардина—Купера— Шриффера (БКШ) [14], является довольно сложным, однако при Т < 0,47 с оно приводит к экспоненциальной температурной зависимости тепло- [c.246]

Для чистых металлов критическое магнитное поле, необходимое для перевода сверхпроводника в нормальное состояние, может быть очень малым даже вблизи о К, так что величину теплопроводности легко можно менять между нормальным и сверхпроводящим значениями. Отношение х( )/н(п) убывает почти экспоненциально с понижением температуры, пока величина к(5) определяется электронной компонентой, [c.251]

Для того чтобы это предотвратить, сверхпроводящие кабели или ленты для магнитов делают многожильными, причем в качестве изолятора применяют нормальный металл—обычно медь. По сравнению со сверхпроводником любое вещество с конечным сопротивлением является изолятором. Однако, в то время как сверхпроводник обладает плохой теплопроводностью, ибо тепло может передаваться лишь квазичастицами, число которых прн низких температурах экспоненциально мало ( 19.1), нормальный металл — хороший проводник тепла. Он и отводит тепло в случае внезапного нагрева. Кроме того, в случае прекращения тока по сверхпроводнику параллельно включенный толстый нормальный проводник берет на себя роль шунта. [c.400]

Теперь остается показать, что (25.5) со значением (25.4) и соответствующим Zg действительно дает электронную теплопроводность. Рассмотрим вывод соотношения (25.5) для нормальных металлов. Коэффициент теплопроводности определяется как — QjlT, где Q— поток тепла при условии, что электронный ток /=0. В сверхпроводящих металлах / = / -f Д, где / и Д— вклады в / поверхности Ферми нормальных и сверхпроводящих областей. Наряду с тепловым потоком обусловленным нормальными электронами при условии / = О, в сверхпроводнике возникает дополнительный тепловой поток ( 5, поскольку теперь должно быть /=0, но / 0. Существование этого теплового потока, обусловленного циркуляцией, было предположено Гинзбургом [193]. Позднее его предположение было также рассмотрено Мендельсоном и Олсеном [132]. [c.297]

Неметаллы и металлы рассматриваются параллельно. Основные экспериментальные методы (гл. 2), а также краткое изложение главных особенностей теплопроводности (гл. 3) относятся к обоим типам веществ. Далее рассматриваются фононы, являющиеся носителями тепла в неметаллах, механизмы их рассеяния и вклад в теплопроводность (гл. 4—8). Некристаллические твердые тела, например стекла, обсуждаются отдельно (гл. 9). Изучаются свойства электронов в металлах и их рассеяние, а также теплопроводность металлов и сплавов, обусловленная электронами и фононами (гл. 10—12). Так как теория электронов хорошо известна в связи с электропроводностью, она обсуждается более кратко, чем для фоно-нов. О теплопроводности сверхпроводников только упоминается. Наконец, рассматриваются полупроводники, в которых важны как решеточная, так и электронная теплопроводности (гл, 13). [c.12]

Теории С. еще не существует вовсе. Все попытки создать ее не увенчались успехом. Повидимому электроны, несущие ток, проходят в сверхпроводнике, не сталкиваясь с атомами. Поэтому с наступлением С. электроны повидимому перестают участвовать в теплопроводности. Параллелизм между тепло- и электропроводностью, характерный для металлов (закон Видемана-Франца), исчезает при С. При наступлении С. не меняется ни теплоемкость ни кристаллич. структура. Вещества, могущие становиться сверхпроводимыми согласно работ Госуд. физико-технич. ин-та, повидимому даже [c.144]

Перенос таила в сверхироводниках может осуществляться как электронными возбуждениями, так и фононами. При не слишком низких температурах основной вклад в теплопроводность будут давать электронные возбуждения. При этом для них возможны несколько механизмов рассеяния, из которых обычно важнейшим является рассеяние возбуждений на примесях. Лишь для очень чистых металлов будет играть роль также рассеяние возбуждений на фононах. Мы вычислим теплопроводность сверхпроводника для случая, когда существенно лишь рассеяние возбуждений на примесях. [c.914]

Исследования на сверхпроводниках показали, что дислокации, на которых рассеиваются фононы в металлах, не обязательно являются сидячими. Теплопроводность сверхпроводника при достаточно низкой температуре пёрехода в основном обусловлена фононами (см. следующий параграф). Андерсон и др. [7, 178, 179] исследовали влияние дислокаций на теплопроводность ниобия, алюминия, свинца и тантала в сверхпроводящем состоянии при температурах до 0,04 К. Во всех случаях рассеяние фононов оказалось намного большим (до раз), чем оно могло бы быть на сидячих дислокациях они объяснили это увеличение резонансным рассеянием на колеблющихся дислокациях. Для свинца и тантала средняя длина свободного пробега фононов при рассеянии на дислокациях имеет минимум, который смещается по температуре при изменении напряжения, в то время как для алюминия и ниобия этого сдвига не происходит. Отсюда следовало, что в первых двух металлах колеблющиеся дислокации можно описать с помощью модели упругой струны [75] для двух других металлов лучшее описание получается, если считать, что дислокация колеблется в потенциале Пайерлса. [c.245]

В настоящей главе мы изложим приближенные теории теплоемкости Эйнщтейна и Дебая, основанные на рассмотрении колебаний кристаллической решетки, причем будут затронуты также и методы более точных расчетов. Затем мы рассмотрим эффекты, связанные с ангармоническими взаимодействиями в решетке (включая тепловое расширение), формулу Грюнайзена и теплопроводность диэлектриков. Тепловые свойства металлов рассматриваются в гл. 7, сверхпроводников — в гл. 12, особенности. тепловых свойств магнитных материалов — в главах 15 и 16. [c.211]

Для предотвращения потери сверхпроводимости отд. участками обмотки обмоточные материалы выпускаются в виде проводов и шин, состоящих из тонких жил сверхпроводника в матрице норм, металла с высокой электро-и теплопроводностью (Си или А1). Ж алы делают не толще неск. десятков мкм, что снижает тепловыделение в обмотке при проникновении в неё растущего с током магн. поля. Кроме того, весь проводник при изготовлении скручивают вдоль оси, что способствует уменьшению токов, наводящихся в сверхпроводящих жилах и замыкающихся через металл матрицы. Обмоточные материалы из хрупких интерметаллич. соединений NbзSn и УзОа выпускают в виде лент из КЬ или V толщиной 10—20 мкм со слоями интерметаллич. соединений (2—3 мкм) на обеих поверхностях. Такая лента для упрочнения покрывается тонким слоем меди или нержавеющей стали. [c.362]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...