Гелий теплоемкость

Определённые из экспериментальных данных по теплоёмкости температуры Дебая для кристаллов изотопов гелия, водорода и неона существенно отклоняются от ожидаемой корневой зависимости от массы изотопа. Причиной этого, по-видимому, является значительный ангармонизм межатомного потенциала, приводящий к разному сдвигу частот нормальных колебаний у изотопов одного элемента. Так для водорода было найдено, что отношение в(Н2)/0о(О2) = 1,070 вместо ожидаемого в квазигармоническом приближении л/2 1,414. Для неона 0в( Ме)/0о( Не) = 1,023, а корень из отношения масс изотопов равен 1,049. В изотопическом эффекте в решёточной теплоёмкости лития и молибдена при низких температурах не было обнаружено аномалий. Однако анализ экспериментальных данных [126] по изобарической теплоёмкости изотопов лития при температурах от 80 К до 300 К, проведённый в работе [15], показывает, что изотопический эффект в высокотемпературной решёточной теплоёмкости не укладывается в рамки простого квазигармонического приближения ангармонизм, видимо, играет здесь важную роль. [c.75]

Экспериментально эффект изотопического фазового разделения был открыт Д. Эдвардсом, А. Мак-Уиллиамсом и Дж. Даунтом [76] в твёрдых растворах гелия Не- Не при температурах ниже 0,38 К. Авторы, исследуя низкотемпературную теплоёмкость растворов, наблюдали резкий скачок в теплоёмкости при определённой температуре, зависящей от концентрации примесного изотопа (рис. 12.1.4). Большая величина теплоёмкости означает, что в системе происходит некий процесс упорядочения. Такая аномалия может быть результатом либо фазового перехода типа порядок-беспорядок (как это имеет место в некоторых сплавах), либо разделения твёрдого тела на две фазы. Авторы элегантно доказали, что в системе происходит именно фазовое разделение. Для этого были проведены измерения на образце, содержавшем 82% Не, при давлении около 30 атм. Это давление ниже, чем давление отвердевания чистого Не при Т < 0,1 К. Следовательно, если в смеси происходит фазовое разделение, то области, обогащённые гелием-3, должны плавиться при температурах ниже Тр , что и наблюдалось экспериментально — соответствующая аномалия отмечена на рис. 12.1.4. Сплошными линиями показаны теоретические данные, полученные в рамках термодинамической теории регулярных растворов. Согласие теории с экспериментом оказалось удивительно хорошим. Уместно отметить, что характерное время разделения меняется от десятка секунд до нескольких часов в зависимости от давления, температуры, размеров образца, примесей и дефектов решётки, термической предыстории образца разделённые фазы представляют собой кластеры с размерами около 1 мкм. Открытие изотопического фазового разделения в твёрдом гелии стимулировало большое количество экспериментальных и теоретических работ в этом направлении (см., например, обзоры [2,77], статью [78] и ссылки в ней), которые продолжаются по сей день [79, 80. [c.71]

Теплоёмкость. Информацию (интегральную) о низкочастотном спектре колебаний можно получить из исследований температурной зависимости теплоёмкости решётки. Такие исследования были проведены для изотопов гелия [2], водорода [124], неона [18], азота [125], лития [126-128], молибдена [129], меди [130], германия [131]. Согласно приближённой теории Дебая изохорическая теплоёмкость Су решётки является функцией отношения Т/00. Отсюда в квазигармоническом приближении непосредственно следует универсальное соотношение для теплоёмкостей изотопов [c.75]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология