Суперфлуиди

Из Википедије, слободне енциклопедије
Хелијум-4 ће „пузати“ дуж површина како би пронашао властити ниво. Након кратког времена, нивои у две посуде ће се изједначити. Филм такође покрива унутрашњост веће посуде, да није затворена, хелијум-4 би изашао из ње.

Супер флуидност је фаза материје или опис топлотног капацитета у којој се могу посматрати необични ефекти када течности, на пример хелијум-4 или хелијум-3 савладају трење површинским међуделовањем. Ово се дешава кад се налазе у стању познатом као ламбда тачка за хелијум-4, на којој вискозност флуида постаје нула.

Откриће[уреди]

То је једна од главних појава која се проучава у квантној хидродинамици, а открили су је Пјотр Капица, Џон Ф. Ален и Дон Мисенер 1937. године, а описале су је кроз феноменолошке и микроскопске теорије. Хал и Венен 1950. године извели су експерименте доказивајући постојање количине вртложних редова. Рејфилд и Реиф 1960. доказивали су постојање вртложних кругова. Пакард је посматрао пресецање вртложних редова са слободне површине флуида, и Авенел и Варокуакс су проучавали Јозепов ефекат у супер флуиду хелијума-4. Када се хелијум доведе на температуру од -274.4 °C, почиње да се креће.

Неке теорије[уреди]

Л. Д. Ландов феномен и полу микроскопске теорије супер флуида хелијума-4 добио је Нобелову награду за физику 1962. Претпостављајући да су звучни таласи најважнији надражаји у хелијум-4 на ниским температурам, он је показао да хелијум-4 протичући кроз зидове неће спонтано направити надражаје ако је протицанње брзине мање од звучне брзине. У овом моделу брзина звука је критична брзина изнад које супер флуид бива уништен. (Хелијум-4 има мању брзину протока од звучне брзине, али овај модел је користан да илуструје концепт.) Ландов је такође показао да звучни таласи и остали надражаји могу да се уравнотеже и проћи одвојено од осталих хелијум-4 названих „кондензаторима“.

Од замаха и протицања и протока брзине надражаја он може да дефинише нормалну флуидну густину. И на тако названој Ламбда температури, где је густина нормалног флуида једнака тоталној густини, хелијум-4 није више суперфлуид.

Да би објаснио рану квалификацију података на суперфлуиду хелијума-4, Ландау био сигуран у постојање типа постојања који је назвао „ротор“, али кад су бољи подаци постали доступни он је сматрао да је ротор био сам као велики замах верзије звука.

Бил је у 1940. године и Фејман око 1955. године извео микроскопске теорије за ротор, које су биле укратко посматране са непривлачним неутроном на експериментима Палевског.

Ландау је међутим ту брзину убацио у суперфлуид хелијума-4 брзине листа, где се показао нестабилан. Онсагер и, независно, Фејман је показао да брзина улази количином редова. Они такође развијају идеју о количини вртложних кругова.

Супер флуиди су као и суперпроводници повезани са испољавањем различитих особина на ниским температурама. Суперфлуиди могу да се посматрају само при нижим температурама од температура супер проводника, хелијум-4 не испољава особине суперфлуида док се не спусти на приближно 2 келвина, али те температуре се не достижу лако.

Последице[уреди]

Када материјал постане суперфлуид, он се чудно понаша:

  • Када се стави у отворену посуду, он се подиже са страна и прелива се преко врха;
  • Када се посуда са течношћу заокрене у односу на свој првобитни положај, течност унутра се неће никад померити, вискозитет течности је нула, или посуда са течношћу може да се помера било којом брзином, а да не утиче на течност која је окружује;
  • Ако сија светлост у посуду са супер флуидом и налази се отвор на врху, флуид ће направити облик фонтане и излазити са излаза на врху

Ламбда тачка[уреди]

Однос суперфлуидне границе хелијума 4 између специфичног топлотног капацитета и његове температуре

Тачка при којој течност постаје суперфлуид се назива ламбда тачка. То је зато што област која окружује специфичног топлотног капацитета и температуре формира облик грчког слова ламбда.

График има асимптоту у својој ламбда тачки, то је када се атоми довољно полако померају из јединственог енергетског стања и онда нису под утицајем других атома. Изнад ламбда тачке сви атоми се крећу у неодређеном правцу, али испод ове температуре они се сви крећу оранизовано. Ове ефекте можемо да видимо код хелијума 4 зато што је још увек течност на овим ниским температурама док већина супстанце очврсне изнад ових температура.

Спољашње везе[уреди]

Литература[уреди]

Викиостава
Викимедијина остава има још мултимедијалних датотека везаних за: Суперфлуиди