Phedotikov / 1 / FreeEnergy_27.01.08 / Термодинамические / Демон Максвелла

Уважаемые господа демон Максвелла давно придуман.

Явление охлаждения сверхтекучего жидкого гелия при температуре ниже фазового перехода, вытекающего из сосуда через узкий капилляр под действием разности давлений, сопровождаемое разогревом гелия, остающегося в сосуде.
Жидкий гелий (4Не) - бесцветная прозрачная жидкость, кипящая при атмосферном давлении при температуре 4,44 К. Затвердевает жидкий гелий при давлении больше 25 атмосфер. При температуре 2,17 К и давлении насыщенных паров 4Не испытывает фазовый переход второго рода. Теплопроводность НеII в миллионы раз превосходит теплопроводность НеI. Такое различие в величине теплопроводности приводит к резкому отличию в поведении НеI и НеII. НеI бурно кипит, а НеII представляет жидкость со спокойной поверхностью.
Объяснение было дано Л.Д .Ландау на основе двухкомпонентной модели жидкого гелия. Суть этой модели заключается в том, что НеII представляет собой жидкость, содержащую две компоненты: нормальную и сверхтекучую. Каждая компонента характеризуется своей плотностью и скоростью. Полная плотность r = rn + rs есть сумма плотностей компонент (индексы n и s здесь и дальше относятся к характеристикам соответственно нормальной и сверхтекучей компонент).Таким образом, в каждой точке пространства можно указать две скорости движения: скорость сверхтекучего движения и скорость нормального движения . В покоящемся НеII различие между сверхтекучей и нормальной компонентами не обнаружено; оно проявляется лишь при течении НеII. Поэтому точнее было бы говорить не о существовании двух компонент в НеII, а об одновременном сосуществовании двух движений - нормального и сверхтекучего.
В двухкомпонентной модели предполагается, что нормальная компонента обладает всеми обычными свойствами движения вязкой жидкости, в то время как сверхтекучая компонента движется без трения и не осуществляет перенос теплоты.
При этом обе компоненты могут свободно перемещаться относительно друг друга без трения, а сверхтекучая компонента не обладает трением при соприкосновении со стенками сосуда, в котором они находятся.
В случае механокалорического эффекта, если НеII вытекает из сосуда по узкому капилляру, то капилляр действует как фильтр и пропускает только сверхтекучую компоненту, которая не несет теплоты. Поэтому в сосуде, из которого вытекает НеII, нет потери теплоты, а полная масса уменьшается и, следовательно, энергия в расчете на единицу массы возрастает, т е. остающийся в сосуде НеII нагревается. Наоборот, если НеII втекает в сосуд по узкому капилляру, то энергия на единицу массы в сосуде уменьшается и происходит охлаждение НеII в сосуде.