Информация

Карта сайта

Эволюция arrow Эволюция arrow Интересные факты arrow Тайна сверхтекучести
2015-02-16 14:19:49
Тайна сверхтекучести
Печать E-mail
(1 голос)

 В стремлении достичь физического полюса холода, самой низкой возможной температуры для вещества: —273,16°С, ученые уже смогли подобраться почти к самой низине (так и хотелось сказать — вершине…).

Чудеса в мире холода

В стремлении достичь физического полюса холода, самой низкой возможной температуры для вещества: —273,16°С, ученые уже смогли подобраться почти к самой низине (так и хотелось сказать — вершине…).

О низких температурах стали настолько часто писать в научных статьях, что физики решили пользоваться шкалой температур, названной в честь известного исследователя холода лорда Кельвина. В этой шкале нулевая точка отсчета совпадает со значением —273,16°С, и отличить градусы Кельвина от градусов Цельсия можно по большой букве К, стоящей после цифры, обозначающей температуру. Естественно, что в шкале Кельвина нет отрицательных температур…

Много остроумных способов придумали исследователи, чтобы заставить охладиться вещество. Большинство из них основано на известном физическом явлении: расширяясь, газ затрачивает много энергии, отнимая тепло у себя и у окружающей среды. Охлаждаемый газ сначала сжимают, затем заставляют проходить через узкую трубку, а потом дают ему возможность резко расшириться. После нескольких циклов «сжатие — расширение» газ превращается в жидкость, особенно если трубки прибора омываются очень холодной жидкостью (как правило, «бывшим» газом — жидким воздухом, кислородом, водородом).

При температуре 4,2 К (около — 269°С) «сдался» и газообразный гелий, став самой холодной на свете жидкостью.

Исследуя свойства жидкого гелия, П. Л. Капица обнаружил, что при температурах ниже 2,19 К гелий переходит в сверхтекучее состояние: он начинает плыть по узкому капилляру практически без трения. Вязкость сверхтекучего гелия в миллионы раз меньше, чем у обычного жидкого гелия!

Одновременно сверхтекучий гелий оказался и сверхтеплопроводным: при подведении тепла по всему его объему мгновенно устанавливается одна и та же температура. Теплопроводность гелия при температурах ниже 2,19 К в 200 раз выше, чем у меди.

Если в такой необычный жидкий гелий опустить прозрачную трубку, заполненную мелким порошком, например толченым кварцем, и сбоку нагревать порошок светом лампы, то гелий, беспрепятственно поднявшись по порошку, начнет бить фонтанчиком на высоту около 30 сантиметров.

Холод служит людям. Специальная установки, которая находится в подвале, охлаждает в жаркую погоду лабораторный корпус в окрестностях Ашхабада.

Некоторые опыты Петра Леонидовича наводили на мысль, что сверхтекучий гелий в свою очередь состоит из разных жидкостей… Например, если в ванну с жидким гелием опускали вертушку с лепестками, стеклянный сосуд с отверстием внизу и крохотным нагревателем внутри, то при пропускании через нагреватель небольшого электрического тока лепестки начинали вращаться, будто жидкость вытекала из стеклянного сосуда. Но в то же самое время уровень жидкого гелия в сосуде с нагревателем совершенно не изменялся! Чудеса, да и только — казалось, будто в сосуде волшебная бесконечная жидкость…

Работавший в Институте физических проблем замечательный советский физик-теоретик Лев Давидович Ландау к 1941 году создал законченную теорию явления сверхтекучести. Он доказал, что в холодном жидком гелии есть две составляющие: нормальная и сверхтекучая. Соотношение между ними зависит от температуры, и только при нуле градусов по шкале Кельвина весь гелий становится сверхтекучим. Все эксперименты получили в теории Ландау разумное объяснение: вверх по порошку беспрепятственно поднимается сверхтекучая составляющая жидкого гелия, из стеклянного сосуда выливается при нагревании нормальная часть удивительной жидкости и за счет трения вращает лепестки вертушки, но объем вытекшей жидкости тут же занимает сверхтекучий гелий, и уровень в сосуде сохраняется на прежнем месте…

Источник

 
Поиск
 

 
Случайные
Рейтинг
Популярные
Статьи