8) Механокалорический эффект.

При обсуждении свойств жидко­го Не II было отмечено, что его поведение качественно хорошо объяснять с использованием «двухжидкостной» модели, преду­сматривающей существование нормальной и сверхтекучей компо­нент в жидкости. Поскольку сверхтекучая компонента не имеет вязкости, она проходит свободно через тонкий капилляр, соеди­няющий два объема с Не II. В то же время вязкая нормальная составляющая через капилляр не проходит и как бы отфильтро­вывается. В результате происходит разделение HeII на две жидко­сти — одна богата сверхтекучей составляющей, другая — нор­мальной.

Так как энтропия сверхтекучей компоненты равна нулю, то тонкий капилляр должен действовать как «энтропийный фильтр», не пропускающий вязкую нормальную составляющую. В резуль­тате происходит понижение температуры после фильтра, обус­ловленное тем, что энтропия сверхтекучей составляющей, про­шедшей через фильтр, близка к нулю. Этот эффект впервые обна­ружен П. Капицей и получил дальнейшее экспериментальное подтверждение.

9) охлаждение смешением. Тепловой эффект смешения также можно использовать для охлаждения. Ранее такой метод рас­смотрен применительно к растворам квантовых жидкостей ³Не — ⁴Не. Процесс смешения необратим, поэтому энтропия смеси обычно больше суммы энтропии отдельных компонентов. Так, при смешении компонентов идеального газа дополнительное возрастание энтропии (энтропия смешения)

DSсм = -R S ( x_i ln x_i), (2.50)

где x_i— концентрация i-го компонента.

В данном случае концентрация является обобщенной силой, приводящей к изменению энтропии системы. Смешение в изотер­мических условиях приводит к поглощению теплоты, в адиабат­ных — к снижению температуры. В процессе смешения могут участвовать газы, жидкости, твердые тела. Классический пример охлаждения смешением — снижение температуры в смеси пова­ренной соли и воды (льда). Смешение соли со льдом и образование раствора, содержащего 21 % NaCI, приводит к снижению темпе­ратуры от 273 до 252 К. Учитывая необратимость процесса сме­шения и необходимость последующего разделения смеси при воз­вращении компонентов в исходное состояние, трудно рассчиты­вать на высокую эффективность метода. В то же время в ряде случаев он может оказаться достаточно экономичным и целесо­образным, например, для одноразового охлаждения. Расчетные оценки показывают, что при смешении газов с сильно отличаю­щимися критическими параметрами получают наибольший эффект охлаждения. Так, для смеси метан—гелий при T = 200 К и р » 10 МПа снижение температуры DT= 50 К; КПД процесса достигает 50 %.

10) деформация упругой среды. Упругая деформация (сжатие — растяжение) — обратимый процесс, который в принципе можно использовать для охлаждения.

металлические стержни при растяжении охлаждаются, резина нагревается. Этот эффект у металлов неве­лик. Так, для стали D T = 0,16 К при s = 200 МПа, для резины D T достигает 8 К.

ОСНОВНЫЕ ПРОЦЕССЫ ПРИМЕНЯЕМЫЕ НА ПРАКТИКЕ