4.3 Явление сверхтекучести.

Особыми вязкостными свойствами обладает жидкий гелий, ко-

торый при понижении температуры испытывает фазовый переход

второго рода, превращаясь в сверхтекучую модификацию гелия ---

Не II. Причем в Не II превращается не весь гелий, а только

часть, т.е. при температуре ниже - - перехода (Т=2.17 К) гелий

можно представить себе состоящим из двух компонент - нормаль-

ный, свойства которого аналогичны свойствам гелия до перехода

(Не I) и сверхтекучей , вязкость которой чрезвычайно мала (

меньше 1.0е-1 ).

Компоненты могут двигаться независимо друг от друга, при-

чем движение сверхтекучей компоненты не связано с переносом

тепла ( ее энтропия равна нулю).

Низкая вязкость гелия позволяет использовать его в ка-

честве смазки, например в подшипниках.

Свойство сверхтекучей компоненты легко проникать в малей-

шую щель делает Не II удобным для поиска течей: погружение в

Не II - самая строгая проверка герметичности.

Малая ширина перехода ( 1.0е- К ) позволяет использовать

его как опорную точку при измерении температуры.

4.3.1 СВЕРХПРОВОДИМОСТЬ.

Благодаря встречному конвективному движению двух компо-

нент тепло-передача в Не II происходит без переноса массы, в

результате чего теплопроводность Не II чрезвычайно высока.

Проявляется это, например, в прекращении кипения после II- пе-

рехода - теплопроводность настолько высока, что пузырьки газа

образоваться не могут и испарение происходит с поверхности.

Благодаря сверхвысокой теплопроводности Не II может слу-

жить хорошим хладоагентом для охлаждения.

Для различных целей физики низких температур часто требу-

ются тепловые ключи - устройства, теплопроводность которых

можно менять по своему усмотрению. Одной из возможных реализа-

ций теплового ключа является трубка, наполненная гелием, кото-

рый мы, меняя давление можем переводить изсвехтекучего состоя-

ния в нормальное и обратно.

4.3.2 Термомеханический эффект.

Если нагреть Не II в одном из сосудов ,сообщающихся между

собой через тонкий капилляр или пористую перегородку, то в нем

за счет перехода в обычную понизится концентрация сверхтекучей

компоненты. Т.к. сверхтекучая компонента, стремясь к установ-

лению равновесия, будет по капилляру поступать из ненагретого

сосуда, а нормальная компонента из нагретого выходить не бу-

дет, уровень гелия в нагреваемом сосуде увеличится .

Этот эффект может быть использован для создания своеоб-

разных насосов Не II .

4.3.3 МЕХАНО-КАЛОРИЧЕСКИЙ ЭФФЕКТ.

Если повысить давление в одном из сосудов , рассматривае-

мых в предыдущем пункте, заполненных Не , находящемся в

сверхтекучем состоянии, то сквозь капилляр будет протекать

только сверхтекучая компонента.

Сверхтекучая компонента теплоту из сосуда , из которого

она вытекает , не уносит, вследствие чего температура внутри

этого сосуда будет повышаться. Температура же сосуда , в кото-

рый притекает сверхтекучая компонента будет уменьшаться.

На основе этого эффекта П.Л.Капицей был построен охлади-

тель. Одна ступень охладителя давала перепад температур 0.4 К.

Достоинствами метода является то, что его холодопроизво-

дительность не уменьшается с понижением температуры.

Используя Не II ка холодильный агент возможно в принципе

приблизиться сколь угодно близко к температуре абсолютного ну-

ля.