Вязкость - гелий
Cтраница 3
Второе, не менее неожиданное явление, характеризующее аномальные свойства Не II-было открыто незадолго до обнаружения термомеханического эффекта. Было замечено, что самые незначительные течи в откачанных сосудах проявляются при погружении их в Не II; в связи с этим Кеезом и мисс Кеезом в 1932 г. высказали предположение о том, что вязкость гелия ниже Х - точки уменьшается. Три года спустя Вильгельм, Мойснер и Кларк [19] в Торонто проделали первые измерения вязкости. Было измерено затухание колебаний цилиндра, погруженного в жидкий гелий, при четырех температурах выше Х - точки и при одной температуре ниже / - - точки. Из этих данных Бертон [20] получил значение вязкости, равное 110 мкпуаз при 4 2 К; оно увеличивается до 270 мкпуаз выше Х - точки и резко уменьшается до 33 мкпуаз при температуре несколько ниже Х - точки. Эта интерпретация опытных результатов была поставлена под сомнение рядом авторов, указывавших на возможное влияние турбулентности в жидкости, однако было ясно, что резкое изменение вязкости в Х - точке все же действительно имеет место. [31]
На рис. 5 - 12 представлена схема открытого ввода с делением потока [21] и показаны направления газовых потоков. Дополнительный поток газа-носителя проходит коаксиально выходу из колонки и создает гидравлическое соединение. Поток газа на продувку способствует тому, что вспомогательный газ компенсирует любые отклонения в потоке, выходящем из колонки. Отклонения возникают из-за изменения вязкости гелия при программировании температуры термостата. [33]
Перепад давления, требуемый для достижения определенной объемной скорости потока газа-носителя через колонку, возрастает с увеличением вязкости газа-носителя. Однако не существует никакого способа изменения или регулировки вязкости газа. Кроме того, вязкость или давление газа-носителя на входе в колонку редко является основным фактором в оптимизации экспериментальных условий. Следует, однако, заметить, что водород предпочтительнее гелия, так как его вязкость ниже вязкости гелия более чем в два раза. Подобным образом следует предпочесть азот аргону. [34]
Теплопроводность в объеме сверхтекучего гелия происходит за счет своеобразного механизма конвекции. Свойства сверхтекучего гелия принято описывать в рамках представлений о наличии в нем двух взаимно проникающих компонент, одна из которых является нормальной жидкостью, а другая - сверхтекучей. В такой двухжидкостной модели теплопередача осуществляется за счет встречного движения двух компонент, причем энергию переносит только нормальная компонента, а перемещение сверхтекучей компоненты, которая обладает нулевой энтропией, лишь сохраняет локальную плотность гелия. На горячей поверхности сверхтекучая компонента приобретает тепло, которое переводит ее в нормальное состояние. Поскольку вязкость гелия очень низкая, этот процесс конвекции очень эффективен с точки зрения теплопередачи. [35]
Капица показал, что жидкий гелий вовсе лишен всякой вязкости. Он произвел очень простой и необычайно важный эксперимент. Щели эти были настолько тонкие, что даже такая с обычной точки зрения невязкая жидкость, как вода, вытекала бы через эти щели в течение многих и многих суток. Оказалось, что жидкий гелий II протекает через щели в течение нескольких секунд. Капице удалось показать, что вязкость гелия отличается от вязкости воды не менее чем в миллиард раз. Это только верхний предел, связанный с точностью экспериментов, тот предел вязкости, который наблюдал Петр Леонидович Капица. Вязкость гелия II оказалась столь маленькой, что вообще не могла быть измерена. Можно утверждать, что жидкий гелий просто лишен всякой вязкости. [36]
Капица показал, что жидкий гелий вовсе лишен всякой вязкости. Он произвел очень простой и необычайно важный эксперимент. Щели эти были настолько тонкие, что даже такая с обычной точки зрения невязкая жидкость, как вода, вытекала бы через эти щели в течение многих и многих суток. Оказалось, что жидкий гелий II протекает через щели в течение нескольких секунд. Капице удалось показать, что вязкость гелия отличается от вязкости воды не менее чем в миллиард раз. Это только верхний предел, связанный с точностью экспериментов, тот предел вязкости, который наблюдал Петр Леонидович Капица. Вязкость гелия II оказалась столь маленькой, что вообще не могла быть измерена. [37]
Почему тепло распространялось через это вещество столь быстро. Капица заподозрил, что быстрый перенос тепла через гелий II происходил не из-за какой-то его экстраординарной проводимости, а из-за движения самой жидкости, другими словами, из-за того, что называют конвекционными потоками. Если это так, гелий II должен быть очень текучим, в физических терминах, он должен обладать очень маленькой вязкостью, что означает чрезвычайно малое внутреннее фрикционное сопротивление потоку. Вязкость жидкости обычно измеряют, давая ей протечь через узкую капиллярную трубку. В данном случае, как было показано, эти измерения оказались непригодными, и пришлось сконструировать специальную установку для потоков большего количества жидкости, чем в узком капилляре. Он обнаружил, что выше лямбда-точки гелий вообще едва просачивался через щель, а гелий II протекал через нее очень быстро. Фактически, он пришел к поразительному выводу: вязкость гелия II составляет меньше одной десятитысячной доли вязкости газообразного водорода. [38]
Итак, турбина не годилась, но Капица был убежден, что при необходимости получать большие количества жидкого гелия турбину можно будет использовать. На помощь исследовательской мысли пришла мысль инженерная, совершенно неожиданная и весьма оригинальная. Он неплотно прилегал к стенкам цилиндра. При условии наполнения цилиндра гелием при повышенном давлении большая часть гелия должна была, естественно, уйти через зазор, так как вязкость гелия мала. Но если производить расширение быстро, то через зазор успеет утечь лишь малое количество гелия. Скорость движения поршня, высчитанная Капицей, оказалась технически осуществимой. [39]
Капица показал, что жидкий гелий вовсе лишен всякой вязкости. Он произвел очень простой и необычайно важный эксперимент. Щели эти были настолько тонкие, что даже такая с обычной точки зрения невязкая жидкость, как вода, вытекала бы через эти щели в течение многих и многих суток. Оказалось, что жидкий гелий II протекает через щели в течение нескольких секунд. Капице удалось показать, что вязкость гелия отличается от вязкости воды не менее чем в миллиард раз. Это только верхний предел, связанный с точностью экспериментов, тот предел вязкости, который наблюдал Петр Леонидович Капица. Вязкость гелия II оказалась столь маленькой, что вообще не могла быть измерена. Можно утверждать, что жидкий гелий просто лишен всякой вязкости. [40]
Капица показал, что жидкий гелий вовсе лишен всякой вязкости. Он произвел очень простой и необычайно важный эксперимент. Щели эти были настолько тонкие, что даже такая с обычной точки зрения невязкая жидкость, как вода, вытекала бы через эти щели в течение многих и многих суток. Оказалось, что жидкий гелий II протекает через щели в течение нескольких секунд. Капице удалось показать, что вязкость гелия отличается от вязкости воды не менее чем в миллиард раз. Это только верхний предел, связанный с точностью экспериментов, тот предел вязкости, который наблюдал Петр Леонидович Капица. Вязкость гелия II оказалась столь маленькой, что вообще не могла быть измерена. [41]
Страницы: 1 2 3