Сверхтекучесть

[Борис Лейкин]

Нашёл видео сверхпроводящей левитации.
Не знаете, где можно посмотреть на видео/фото сверхтекучего гелия?
(На то, как он вытекает из сосуда, например.)

[Борис Лейкин]

Борис Лейкин писал(а):

На то, как он вытекает из сосуда, например.

Вот это явление я имел в виду.
http://nobelprize.org/physics/laureates/1996/illpres/super.html
Может кто-нибудь видел своими глазами, расскажите пожалуйста.
Как оно? Необычное ощущение?

[LynxGAV]

Борис Лейкин писал(а):

Борис Лейкин писал(а):

На то, как он вытекает из сосуда, например.

Вот это явление я имел в виду.
http://nobelprize.org/physics/laureates/1996/illpres/super.html
Может кто-нибудь видел своими глазами, расскажите пожалуйста.
Как оно? Необычное ощущение?

Привет, Боря. Явление знаю. Эксперименты ставили, но на камару тогда еще не снимали, наверное.

[LynxGAV]

Напишу по памяти еще пару очень-очень и еще раз очень занятных экспериментов с He ||.
1. По поводу плотности и вязкости нормальной компоненты. 40-е годы: Андроникашвили. (Подвешенная на нити, осциллирующая в гелии, стопка дисков.)
2. Перенос теплоты нормальной компонентой. Механо-калорический эффект. (Два сосуда, расположенных вертикально ("друг на другом"), соединенных системой узких капилляров, не пропускающих вязкую нормальную компоненту. Гелий перетекал из верхнего в нижний.)
3. Теплопроводность. (Установка чуть сложнее.)
4. Движение сверхтекучей компоненты под действием температуры. Термо-механический эффект. Фонтанирование гелия. 30-е годы: Аллен, Джонсон. (Сосуд в гелием, в который опускалась трубка, заполненная порошком и нагреваемая светом.)
Кстати, гелий || теоретически считается хорошим теплоносителем для охлаждения различных устройств на спутниках.

[Борис Лейкин]

Нашёл наконец-то , что-то непонятное.
http://ctr3.ctr.toyama-u.ac.jp/~cryoc/superfluidity/superfluidity.html
(Эх, я только хирагану выучил и то не до конца. )

[Борис Лейкин]

Борис Лейкин писал(а):

Нашёл наконец-то , что-то непонятное.

Оказалось, что это опыт П.Л.Капицы про "паучка с бульбочкой",
нашёл статью про него в "Кванте".
http://kvant.mirror0.mccme.ru/1970/10/p06.htm
Это и называется термомеханический эффект?

LynxGAV писал(а):

Эксперименты ставили, но на камару тогда еще не снимали, наверное.

В статье как раз говорится о том, что этот опыт снимали на камеру.

[LynxGAV]

Борис Лейкин писал(а):

Оказалось, что это опыт П.Л.Капицы про "паучка с бульбочкой",
нашёл статью про него в "Кванте".
http://kvant.mirror0.mccme.ru/1970/10/p06.htm
Это и называется термомеханический эффект?

LynxGAV писал(а):

Эксперименты ставили, но на камару тогда еще не снимали, наверное.

В статье как раз говорится о том, что этот опыт снимали на камеру.

Я не помню именно такого названия "паучок с бульбочкой", да это и не столь важно, потому что в курсе квантовых жидкостей изучала теоретические обоснования, а эксперименты -- "на пальцах". Снимали или не снимали на камеру, мне не было достоверно известно, поэтому я всего лишь предположила, что нет. Единственное, что плохо, -- в статье совсем не упонимается, существование первого, второго, третьего и четвертого звуков.

Да, термомеханический эффект -- это движение сверхтекучей компоненты под действием градиента температуры. Но тут целый набор.

Все эти опыты об одном и том же.

LynxGAV писал(а):

1. По поводу плотности и вязкости нормальной компоненты. 40-е годы: Андроникашвили. (Подвешенная на нити, осциллирующая в гелии, стопка дисков.)

Cтопка дисков подвешивалась на нити так, что могла осциллировать в He ||. При $T=0$ вся жидкость является сверхтекучей. Период и декремент затухания колебаний равен их значению в вакууме. При $T>0$ газ тепловых возбуждений прилипает к дискам и декремент затухания увеличивается. Сравнение периодов и декрементов затухания позволяет определить плотность и вязкость нормальной компоненты. Кстати, Капица там мутновато говорит. Ничего заумного нет. В двух строчках это вылядит так ($\rho$, $\rho_s$, $\rho_n$ - по порядку плотности гелия, сверхтекучей и нормальной компонент):
$\rho_s = \rho - \rho_n$;
$T\to 0$ $\rho_n = 0$, $\rho=\rho_s$;
$T>T_{\lambda}$ $\rho_n = \rho$, $\rho_s = 0$.

LynxGAV писал(а):

2. Перенос теплоты нормальной компонентой. Механо-калорический эффект. (Два сосуда, расположенных вертикально ("друг на другом"), соединенных системой узких капилляров, не пропускающих вязкую нормальную компоненту. Гелий перетекал из верхнего в нижний.)

Пусть температуры в верхнем и нижнем сосудах, заполненных He ||, $T_1$ и $T_2$ cоответственно. Поскольку капилляры не пропускают вязкую нормальную компоненту, в идельном случае вниз попадает только сверхтекучая компонента -- He || без тепловых возбуждений. Этот случай соответствует $T=0$, т.е. основному состоянию. Как уже говорилось, движение сверхтекучей компоненты не сопровождается переносом теплоты, тепловая энергия переносится только при движении нормальной компоненты. Т.е. при $T_2 < T_1$, процесс прекращается, когда $T_1 = T_{\lambda}$. Это явление и называется механокалорическим эффектом.

LynxGAV писал(а):

3. Теплопроводность. (Установка чуть сложнее.)

Чуть сложнее, это значит как в статье. Сосуд, заполненный гелием, внутри которого расположен еще один сосуд, в котором расположена пружинка, нагревающая гелий внутри. В обычной жидкости при $\vec j = 0$ установление теплового равновесия возможно за счет медленного диффузионного процесса теплопроводности по закону $\frac {\partial T}{\partial t}= \chi \triangle T$. В данном случае к выравниванию температуры приводит возникающее встречное движение нормальной и сверхтекучей компонент (система изначально находится в неравновесном состоянии). Импульс жидкости равен нулю: $\vec j = \rho_n \vec v_n + \rho_s \vec v_s = 0$ и отсутствует перенос массы. Т.о. происходит конвективный перенос тепловой энергии в покоящейся ($\vec j = 0$) жидкости. В обычной жидкости конвективный перенос тепловой энергии всегда сопровождается переносом массы. Движение нормальной компоненты регистрировалось по отклонению лепестка, а движение сверхтекучей потенциально, т.е. $\vec v_s=\nabla \phi_s$ -- это макроскопическое выражение того, что в He || длинноволновыми тепловыми возбуждениями являются звуковые кванты (фононы). Звуковые колебания потенциальны, что значит $rot \vec v_s=0$. Но это так, подробности .

LynxGAV писал(а):

4. Движение сверхтекучей компоненты под действием температуры. Термо-механический эффект. Фонтанирование гелия. 30-е годы: Аллен, Джонсон. (Сосуд в гелием, в который опускалась трубка, заполненная порошком и нагреваемая светом.)

Когда трубка, заполненная порошком, нагревается светом, система стремится к состоянию равновесия. Нормальная компонента затормаживается порошком (вязкость, трение..), а сверхтекучая начинает бить струей.

Кстати, Борис, вы не знаете, в какой литературе встречаются эти эксперименты. Я нет .

[Борис Лейкин]

LynxGAV писал(а):

Кстати, Борис, вы не знаете, в какой литературе встречаются эти эксперименты. Я нет

Книжка Г.Воловика "Вселенная в капле гелия", наверное, очень прикольная? В ней нет?

[Аурелиано Буэндиа]

LynxGAV писал(а):

Когда трубка, заполненная порошком, нагревается светом, система стремится к состоянию равновесия. Нормальная компонента затормаживается порошком (вязкость, трение..), а сверхтекучая начинает бить струей.

Интересно, а возможна ли сверхтвердость (антисверхтекучесть) ?

[Борис Лейкин]

А что будет, если в жидкий гелий кинуть кусочек марганцовки? Он ведь не будет растворяться как в воде?
А частицы пыльцы, наверное, будут стоять на одном месте? Такие эксперименты не проводились?

[LynxGAV]

Аурелиано Буэндиа писал(а):

Интересно, а возможна ли сверхтвердость (антисверхтекучесть) ?

Антонимом сверхтекучести является сверхзаторможенность => "ничего не колеблется" (хоть чуть-чуть колеблется всегда).

Тьфу ты, какой-то вопрос никакой. Шутить-с любите?

-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
Борис, я о таких экспериментах не слышала.

[Борис Лейкин]

Ну, всё-таки, что будет, если в сверхтекучий гелий налить, например, воды?
Гелий сразу выйдет из сверхтекучего состояния, начнёт кипеть? А что будет с водой, она замёрзнет и пойдёт ко дну куском? А если кусок льда кинуть, он как кусок сахара в чае растворится что ли?
Вот здесь (http://en.wikipedia.org/wiki/Quantum_solvent) чего-то написано, что любая сверхтекучая жидкость станет растворителем, вокруг молекул растворимого вещества образуется оболочка. "Quantum solvation has so far been achieved with a number of organic, inorganic and organometallic compounds, and it has been speculated that as well as the obvious use in the field of spectroscopy, quantum solvents could be used as tools in nanoscale chemical engineering, perhaps to manufacture components for use in nanotechnology." Вот интересно, как это в нанотехнологии используют. Чё то я пытался найти что-нибудь интересное в гугле, пока не получилось.

[ИСН]

Какое нафиг использование в нанотехнологии, трёп один пока что. Спектроскопия - то да, то другое дело. Но это речь о ничтожных количествах. А так жидкий гелий, надо полагать, в химическом смысле является очень хреновым растворителем, так что почти любое вещество, брошенное в него, так и будет лежать кусками, типа мел в воде или соль в бензине.

[AlexDem]

Борис Лейкин писал(а):

Вот интересно, как это в нанотехнологии используют.

Это, наверное, если растворить немного материала в гелии и налить в форму, а гелий испарить. Молекулы или атомы ведь опять образуют связи и по форме получится заготовка? Может это имеется ввиду? Хотя не знаю, какие технологии применимы в нанотехнологиях. Читал, что жизнь нанотехнологам грозится испортить эффект Казимира - там между деталями с маленьким зазором возникает неустранимое притяжение, и просчитать такие механизмы становится гораздо труднее.

[Борис Лейкин]

ИСН писал(а):

А так жидкий гелий, надо полагать, в химическом смысле является очень хреновым растворителем, так что почти любое вещество, брошенное в него, так и будет лежать кусками, типа мел в воде или соль в бензине.

Имелся то ввиду не просто жидкий гелий а сверхтекучий. Или не важно?
Если в сверхтекучий гелий добавить примесь, он перестанет быть таким?