Termomekaaninen vaikutus

Termomekaaninen vaikutus  (nokkavaikutus) - hyytymisnesteen virtauksen vaikutus lämpövirtausta vastaan. Allen ja Jones löysivät sen vuonna 1938 [1] Kun astia , jossa on super-rako (erittäin kapea rako alle cm leveä) yhdistetty toiseen astiaan, kuumennetaan, heliumia virtaa lämmitettyyn astiaan toisesta astiasta. [2] . Entropian säilymislaki edellyttää, että nesteen nopeus on samassa suunnassa kuin entropian virtaus . Termomekaanisen vaikutuksen tapauksessa superneste kuitenkin virtaa lämpövirtausta vastaan ​​[3] . Kutsutaan myös suihkutusvaikutukseksi , koska lämmityksen tapauksessa kapillaarin alapäässä , se pyrkii valumaan ulos kapillaarin yläpäästä, havaitaan jopa 30 cm korkea suihkulähde [4] [5]

Mekaaninen kalorivaikutus

Termomekaanisen vaikutuksen käänteisluku on mekaaninen lämpövaikutus. Daunt ja Mendelsohn löysivät sen vuonna 1939 [6] Virtattaessa yhdestä astiasta toiseen superraon läpi, lämpötila astiassa, josta superneste virtaa ulos, nousee ja astia, johon neste virtaa, jäähtyy [7] .

Selitys

Termomekaaniset ja mekanokaloriset vaikutukset selitti P. L. Kapitsa vuonna 1941 kokeidensa tulosten perusteella, jotka koskivat lämpötilan tarkkaa mittausta, lämmöntuontinopeutta ja paine-eroa virtauksen aikana superraon läpi sekä kahden nesteen superfluiditeetin mallia. rakennettu niiden pohjalta [8] [9] [10] .

Helium-II:n kahden nesteen malli selittää molemmat vaikutukset sillä, että vain supernestekomponentti, joka ei siirrä entropiaa, virtaa kapeiden rakojen läpi [11] [2] .

Termomekaaninen vaikutus selittyy sillä, että normaali lämpöä siirtävä komponentti ei pääse kapillaariputken läpi, kun taas kapillaarin läpi kulkeva supernestekomponentti ei siirrä lämpöä ja on erinomainen eriste. Suonesta superraon kautta ulos virtaava neste ei kanna entropiaa mukanaan . Tämän seurauksena astiaan jäävä neste säilyttää saman entropian, mutta jakautuneena pienempään massaan, eli sen lämpötila nousee [12] . Lämpötilan nousu kapillaarin alapäässä johtaa paineen nousuun alapäässä yläpäähän verrattuna. Purskaava suihku ilmestyy paine-eron vuoksi [4] .

Mekaaninen lämpövaikutus selittyy sillä, että supernestekomponentti ei siirrä lämpöä. Tämän seurauksena astiassa, josta heliumia virtaa, ei ole lämpöhäviötä ja kokonaismassa pienenee, energia massayksikköä kohti kasvaa ja astiaan jäänyt helium lämpenee [4] . Astiassa, jossa neste virtaa, entropia ei myöskään muutu, vaan jakautuu suurempaan massaan ja sen seurauksena lämpötila siinä laskee [12] .


Katso myös

Muistiinpanot

  1. ↑ Allen JF, Jones J. Nature, 141, 243 (1938)
  2. ↑ 1 2 R. Feynman Tilastollinen mekaniikka. - M., Mir, 1975. - n. 357
  3. ↑ Patterman, 1978 , s. 39.
  4. ↑ 1 2 3 Superfluidity // Mikromaailman fysiikka. - M., Neuvostoliiton tietosanakirja, 1980. - s. 354, 358
  5. ↑ Superfluiditeetti // Fysiikka "A":sta "Z:ään". - M., Pedagogy-Press, 2003. - s. 352
  6. ↑ Daunt JG, Mendelssohn K. Nature, 143, 719 (1939)
  7. ↑ Patterman, 1978 , s. 40.
  8. ↑ Kapitsa P. L. Nestemäisen heliumin ongelmat // Kokeilu, teoria, käytäntö. - M., Nauka, 1981. - s. 22-49
  9. ↑ Kapitsa P. L. Journ. Phys. Neuvostoliitto, 5, 59 (1941)
  10. ↑ Kapitsa P. L. Phys. Rev. 60, 354 (1941)
  11. ↑ Patterman, 1978 , s. 45-46.
  12. ↑ 1 2 Patterman, 1978 , s. 41.

Kirjallisuus