Гелий тепловые волны

Б. Если Т = О, то и = О, т. е. при температуре абсолютного нуля поступательное движение молекул любого вещества прекращается, При этом выступают такие эффекты, как сверхтекучесть (т. е. потеря вязкости) и распространение незатухающих тепловых волн (называемых вторым звуком) у жидкого гелия (при температурах от 2,18 до 0° К) и сверхпроводимость у ряда других веществ (при температурах от 0,3 до 30° К). [c.12]

Естественно, что возбудить тепловые колебания можно в любом теле. Однако во всех средах, кроме гелия II, тепловая волна очень быстро затухает. Что же касается гелия II, то благодаря инерционности, которой обладает в этих условиях тепловой поток, тепловые волны оказываются практически незатухающими. [c.505]

В кристаллах гелия легче, чем в других твердых диэлектриках, реализуется второй звук— слабо затухающие тепловые волны, распространяющиеся в газе элементарных возбуждений. [c.9]

Особое место среди простых веществ УПТА-группы занимает гелий. Во-первых, это наиболее трудно сжижаемый газ во-вторых, это единственный элемент, для которого твердое состояние достигается только при повышенном давлении (около 25 10 Па), в-третьих, в жидком состоянии гелий обладает особыми свойствами. Вплоть до температуры 2,172 К гелий — это бесцветная, прозрачная, легкая жидкость Не-1 (примерно в 10 раз легче воды). При отмеченной температуре наблюдается так называемый фазовый переход П рода (не сопровождаемый тепловым эффектом) и вплоть до сколь угодно низких температур, приближающихся к абсолютному нулю, гелий существует в виде жидкого Не-П. Эта жидкость с особыми и уникальными свойствами она практически не обладает вязкостью (сверхтекучесть), имеет колоссальную теплопроводность (в 3-10 раз больше гелия-1), а также проявляет ряд других аномальных эффектов. Эти явления связаны с тем, что при температуре 1—2 К длина волны де Бройля для атома гелия сравнима со средним межатомным расстоянием (т. е. объясняются с позиций квантовой механики). Поэтому сверхтекучий Не-П называют квантовой жидкостью. Из-за сверхтекучести гелий можно перевести в твердое состояние только под большим давлением. Существует глубокая аналогия между сверхтекучестью гелия-П и сверхпроводимостью металлов. При низких температурах свободные электроны в металлах также ведут себя как электронная квантовая жидкость . [c.391]

ЭТОГО Процесса низок вследствие уменьшения вероятности теплового отрыва электрона от возбужденного /-центра при этих температурах. Освобождающиеся электроны аннигилируют с захваченными положительными дырками. Подобным же образом облучение в l/i-полосе вызывает ослабление V- - и /-полос одновременно, так как оно облегчает рекомбинацию электронов и дырок. В спектре кристаллов, облученных рентгеновскими лучами при температурах, слишком высоких для того, чтобы l/i-центры оставались устойчивыми, обнаруживаются V - и Vg-полосы. 1 2-центры также разлагаются при облучении в /-полосе, но 1/3-центры при этих условиях гораздо более устойчивы. При нагревании до комнатной температуры первой исчезает . -полоса (одновременно исчезает часть /-полосы), но Vg-полоса ослабляется только при более высоких температурах. Облучение в Уд-полосе вызывает только временное ослабление этой полосы, если кристалл не облучается одновременно в /-полосе. Эти факты согласуются с предположением Зейтца [23] о том, что Vg- и Кз-центры состоят соответственно из дырки, захваченной двумя катионными вакансиями, и двух дырок, захваченных двумя катионными вакансиями. Большая стабильность Уз-центра и явное отсутствие тенденции к захвату им электрона объясняются тем, что в этом случае образуется устойчивая конфигурация из молекулы галогена, по сторонам которой находятся вакансии двух катионов. Наблюдаются также полосы, возникающие вследствие поглощения в i/4-центрах, аналогичных УИ-центрам. Когда кристаллы галогенидов щелочных металлов окрашиваются при температуре жидкого гелия, появляется резко выраженная полоса поглощения (Я-полоса [58]) в непосредственной близости к той области длин волн, где должна была бы быть Vi-полоса (около 3,59 эв в КС1). Облучение в /-полосе ослабляет ее и одновременно, но медленно ослабляет Я-полосу. При нагревании до 78°К Я-полоса исчезает и появляется l/i-полоса. Таким образом, Я-центр состоит из положительной дырки, захваченной парой вакансий. [c.113]

Фотоприемники . Выбор приемника излучения определяется рядом соображений, в числе которых на первом месте стоит диапазон волн, подлежащих исследованию. Длина волны детектируемого излучения существенна, поскольку величина эффекта, производимого фотоном на приемник, определяется его энергией Е, которая, согласно теории Планка, равна ку, где V — частота излучения, связанная с длиной волны соотношением v = Д. Для длинноволнового инфракрасного излучения энергия фотонов очень мала (примерно 0,03 эв при 40 мк), так что их действие при комнатной температуре маскируется тепловыми эффектами в материале приемника. Поэтому для регистрации излучения в этой области приемники необходимо охлаждать. Фотопроводящие приемники на основе германия, легированного примесями, удается сделать чувствительными вплоть до 130 мк (77 где энергия фотонов составляет около 0,01 эв. Они должны работать при охлаждении жидким гелием и поэтому считаются экономически невыгодными. Правда, в последнее время достигнуты значительные успехи в разработке замкнутых систем гелиевых ожижителей, и это дает основание предполагать, что в будущем приемники с гелиевым охлаждением станут обычными при комплектации лучших ИК-спектрометров. Сказанное относится не только к фотопроводящим приемникам характеристики многих тепловых приемников могут быть также значительно улучшены при охлаждении. [c.23]

Ф и г. 162. Запись температуры в течение эксперимента, демонстрирующего тепловые волны, распространяющиеся вдоль капилляра, напо-иненно-го гелием 1,1. [c.335]

Если атом гелия имеет энергию 0,04 эВ (энергия теплового движения при комнатной температуре), то какой будет соответственно дебройлевская длина волны Ответ 0,072 нм. [c.81]

Р-ция между атомарными фтором и водородом приводит к образованию колебательно возбужденных молекул HF, к-рые генерируют изл>чение с длиной волны в диапазоне 2,7-3,2 мкм. Замена водорода дейтерием дает возможность получить когерентное излучение в диапазоне длин волн 3,8 4,2 мкм Высокая т-ра в камере сгорания ( 1800 К) позволяет создать высокоскоростной сверхзвуковой поток реагентов, что чвеличивает мощность лазера. Гелий выполняет роль гам-разбавителя, препятствующего катастрофич повышению т-ры в лазерной зоне, к-рое могло бы привести к срыв , генерации и тепловому запиранию сверхзвукового потока. [c.568]

Волновые теории, исходящие из рассмотрения невязкой жидкости и трактующие вязкость как результат рассеяния упругих волн, связанных с тепловыми движениями в жидкости, примерно, такого же характера, как и в твердом теле (по теории Дебая). Представителем этой группы может считаться теория Брилйуэна, не приводящая, впрочем, к формуле, которая удовлетворительно описывала бы экспериментальные факты. Теории этой группы, применимые в принципе лищь к жидкостям с чрезвычайно малой вязкостью (например, к жидкому гелию), мы оставим пока в стороне и рассмотрим соотношение между теориями первых двух групп, [c.24]

Излучение источника модулируется относительно высокой частотой, которую можно рассматривать как несущую частоту. С более низкой частотой это излучение попеременно направляется то в один, то в другой пучок. В приборе ВК-2А, где используется фотосопротивление РЬ5 в качестве приемника излучения, несущая частота составляет 480 гц, а частота переключения пучков равна Б гц. В области коротких волн эта система отличается прекрасной воспроизводимостью при измерениях пропускания и хорошим отношением сигнала к шуму. Интенсивность излучения каждого пучка определяется как амплитудное значение высокочастотного сигнала. Как и в других системах, здесь погрешность из-за собственного излучения образца исключена, поскольку он освещается промодулированным излучением, на частоту которого настроена система регистрации. Эта система была бы очень перспективна и для средней ИК-области спектра, если согласиться на значительное увеличение стоимости спектрометра, связанное с тем, что в этом случае нужно было бы перейти на фотоприемники, охлаждаемые жидким гелием. Об устройстве подобного спектрометра сообщил Киль [38] в 1962 г. на Питтсбургской конференции. Описанный прибор предназначен для области спектра от 2,5 мк (4000 см ) до 9 мк (1100 слг ) он снабжен тремя сменными фотопроводящими приемниками, охлаждаемыми жидким азотом. Даже при применении тепловых приемников имеется возможность успешного использования этой схемы. Так, если выбрать частоту переключения пучков 5—10 гц, а несущую высокую частоту — как минимальную кратную низкой частоте, т. е. 15—20 гц, то эта высокая частота окажется еще вполне пригодной, чтобы успевало устанавливаться максимальное амплитудное значение сигнала. Оба пучка в этой схеме используют полную апертуру монохроматора, так что шумовой фактор должен быть небольшим. [c.49]

Возможен и другой механизм образования нерастворимого каучука. Он, повидимому, и имеет место при переходе растворимой золь-фракции в нерастворимый продукт под действием света. Волны определенной длиньг вызывают сначала процесс фотохимической диссоциации линейных молекул обрывки их, обладающие на концах овободньг.ми валентностями (свободные радикалы), присоединяются по месту двойных связей других люлекул. Поскольку соединение может происходить bi различных точках молекулярных цепочек, в конце концов образуется единая сетчатая структура — гель, заполняющий все пространство, доступное для данного процесса. Для такой системы са.мое понятие молекулы, как понятие, определяющее кинетическую отдельность, становится неприложимым. Такая структура исключает самопроизвольный переход возникшего гель-каучука в раствор, обусловливая лишь его ограниченное набухание. Растворение гель-каучука может быть только вынужденным процессом. Оно происходит либо благодаря процессу окислительной деструкции, когда отщепляются отдельные линейные или незначительно разветвленные участки геля, либо вследствие энергичного теплового или. механического воздействия, когда отщепляются массивные частички коллоидного размера. В последнем случае будет наблюдаться новый тип дисперсных систем поскольку отдельные частицы не являются молекулами в обычном понимании этого слова и в то же время не являются агре-гата.ми этих. молекул, связанными сила.ми ван-дер-ваальсовского притяжения 1. [c.275]

Энергетический спектр гелия II состоит из непрерывных элементарных возбуждений (квантов) двух типов — длинно- и коротковолновых. Длинноволновые, т. е. кванты наинизших энергий, выражают собой тепловые упругие колебания атомов кристаллов вокруг равновесного положения. За сходство с волнами звука пх называют фононалп ( квантами звука ), Онп ведут себя как некие квазичастицы, отличающиеся от обычных частиц тем, что они неотделимы от среды, в которой возникают и распространяются. Обладая целочисленным моментом количества движения (спином), фононный спектр подчиняется статистике Бозе—Эйнштейна, нз чего, как уполш-налось, следует возможность сверхтекучести жидкости. [c.130]

Однако, как указывалось выше, вычисленное значение скорости детонации мало зависит от точности определения равновесного состава. Применяя более совершенные методы учета условий, имеюш их место в детонационной волне, можно в конце концов показать, что химическое равновесие и даже распределение тепловой энергии между колебательными, вращательными и поступательными степенями свобод молекул газа в детонационной волне отстают от значений, соответствующих бесконечно медленному изменению давления и температуры (см. гл. VIII и IX). Результаты исследования детонации системы Hg—О2 с примесями аргона пли гелия наводят на мысль о том, что в действительности существуют значительные задернши в распределении энергии [3]. [c.490]

Действительно, по мере понижения температуры увеличивается дебройлевская длина волны, соответствующая тепловому движению атомов. В жидком гелии дебройлевская длина волны атомов гелия становится сравнимой с межатомными расстояниями при температурах порядка 2—3°К, в соответствии с чем в этой области температур свойства жидкого гелия связаны с квантовыми явлениями в этом смысле о гелии при очень низких температурах можно говорить как о квантовой жидкости . В частности, квантовым свойством является и тот факт, что гелий остается жидким (при обычном давлении) при всех температурах, вплоть до абсолютного нуля, между тем как согласно классической физике всякое тело при абсолютном нуле должно быть твердым кристаллом. [c.385]

Определенный опыт в постройке больших криогенных объемов уже накоплен. Это прежде всего большие транспортные контейнеры, вмещающие до 20 м жидкого гелия, но ближе всего по исполнению к большому сверхпроводящему экрану две установки, построенные для подцержанйя при гелиевой температуре массивной антенны, предназначенной для регистрации гравитационных волн [114]. Каждая имеет большой объем, охлажденный до гелиевой температуры, в котором размещен алюминиевый цилиндр массой около 5 т. Установки выполнены из немагнитных материалов, в основном алюминиевых сплавов, так как в качестве детектора колебаний антенны применяется сквид. От устройства такого типа лишь один шаг к созданию теплового объема со сверхпроводящей экранировкой, в котором можно исследовать человека. [c.75]

Соотношение (1.14) качественно верно описывает большинство указанных выше закономерностей, однако рассчитанные значения Як оказываются, как правило, на один-два порядка больше экспериментальных и можно, по-видимому, считать, что механизм, предложенный Халатниковым, является определяющим лишь для образцов с идеальными поверхностями или при достаточно низких температурах, когда длина волны тепловых фононов больше размеров неоднородностей на поверхности. Попытки усовершенствовать теорию Халатникова путем учета ряда дополнительных факторов (наличия уплотненного слоя гелия вблизи поверхности, дополнительного рассеяни я фононов у границы твердого тела и т. п.) [156—159] не привели к заметному успеху. Повидимому, более перспективным является проведенное недавно рассмотрение, в основу которого положен механизм непосредственного излучения фононов поверхностью твердого тела [160, 161]. В предельном случае свободного излучения фононов с поверхности можно получить [154] формулу, аналогичную закону, Стефана-Больцмана, [c.64]

К числу уникальных явлений принадлежит также механизм переноса тепла в жидком гелии II. Результаты простых экспериментов по измерению теплового потока показывают, что теплопроводность жидкого гелия II превосходит теплопроводность меди, тогда как обычные жидкости имеют малую теплопроводность. Кроме того, если в какой-либо точке ванны с жидким гелием II возбудить тепловой импульс, то температурная волна будет распространяться по жидкости с конечной скоростью, причем температура жидкости, по которой прощла волна, останется неизменной. Это явление во. многом аналогично распространению механических возмущений, т. е. звуковых волн, в упругой среде. Вследствие этой [c.344]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология