Efect termomecanic

Efect termomecanic  (efect de spouting) - efectul curgerii unui lichid de coagulare împotriva unui flux de căldură. A fost descoperit de Allen și Jones în 1938 [1] Când un vas cu , conectat printr-un super-gap (un spațiu foarte îngust mai mic de un cm lățime) cu un alt vas, este încălzit, heliul curge în vasul încălzit dintr-un alt vas. [2] . Legea conservării entropiei cere ca viteza fluidului să fie în aceeași direcție cu fluxul entropiei . Totuși, în cazul efectului termomecanic, lichidul superfluid curge împotriva fluxului de căldură [3] . Denumit și efectul de stropire , deoarece în cazul încălzirii capătului inferior al capilarului cu , acesta tinde să curgă din capătul superior al capilarului, se observă o fântână de până la 30 cm înălțime [4] [5]

Efect mecanicocaloric

Reciprocul efectului termomecanic este efectul mecanicocaloric. A fost descoperit de Daunt și Mendelsohn în 1939 [6] Când curge dintr-un vas în altul printr-o fantă superioară, temperatura din vasul din care curge lichidul superfluid crește , iar vasul în care curge lichidul se răcește [7] .

Explicație

Efectele termomecanice și mecanicocalorice au fost explicate de P. L. Kapitsa în 1941 pe baza rezultatelor experimentelor sale privind măsurarea exactă a temperaturii, a ratei de intrare a căldurii și a diferenței de presiune la curgerea prin superslit și modelul cu două fluide al superfluidității. construite pe baza lor [8] [9] [10] .

Modelul cu două fluide al heliului-II explică ambele efecte prin faptul că numai componenta superfluid, care nu transferă entropia, curge prin goluri înguste [11] [2] .

Efectul termomecanic se explică prin faptul că componenta normală care transferă căldură nu poate trece prin tubul capilar, în timp ce componenta superfluidă care trece prin capilar nu transferă căldură și este un izolator excelent. Fluidul care curge din vas prin superslit nu poartă entropie cu el . Ca urmare, lichidul rămas în vas păstrează aceeași entropie, dar distribuit pe o masă mai mică, adică temperatura acestuia crește [12] . O creștere a temperaturii la capătul inferior al capilarului duce la o creștere a presiunii la capătul inferior față de cel superior. Jetul care ţâşneşte apare datorită diferenţei de presiune [4] .

Efectul mecanocaloric se explică prin faptul că componenta superfluid nu transferă căldură. Ca urmare, nu există pierderi de căldură în vasul din care curge heliul, iar masa totală scade, energia pe unitatea de masă crește, iar heliul rămas în vas se încălzește [4] . În vasul în care curge lichidul, nici entropia nu se modifică, ci este distribuită pe o masă mai mare și, ca urmare, temperatura din acesta scade [12] .


Vezi și

Note

  1. ↑ Allen JF, Jones J. Nature, 141, 243 (1938)
  2. ↑ 1 2 R. Feynman Mecanica statistică. - M., Mir, 1975. - c. 357
  3. ↑ Patterman, 1978 , p. 39.
  4. ↑ 1 2 3 Superfluiditate // Fizica microlumii. - M., Enciclopedia Sovietică, 1980. - p. 354, 358
  5. ↑ Superfluiditate // Fizica de la „A” la „Z”. - M., Pedagogie-Presă, 2003. - p. 352
  6. ↑ Daunt JG, Mendelssohn K. Nature, 143, 719 (1939)
  7. ↑ Patterman, 1978 , p. 40.
  8. ↑ Kapitsa P. L. Probleme ale heliului lichid // Experiment, theory, practice. - M., Nauka, 1981. - p. 22 - 49
  9. ↑ Kapitsa P. L. Journ. Fiz. URSS, 5, 59 (1941)
  10. ↑ Kapitsa P. L. Phys. Apoc. 60, 354 (1941)
  11. ↑ Patterman, 1978 , p. 45-46.
  12. ↑ 1 2 Patterman, 1978 , p. 41.

Literatură