人们做实验的时候会出现超流体现象,很多人不明白超流体的作用和意义,那么今天一起探讨一下关于超流体的问题。人类最早发现的超流体是接近绝对零度的是什么?超流体是什么?超流体有什么用?关于这三个问题,你想知道答案吗,一起来看看吧。
1.人类最早发现的超流体是接近绝对零度的是液氦,普通液氦是一种很易流动的无色液体,其表面张力极小,折射率和气体差不多,因而不易看到它。液态4He包括性质不同的两个相,分别称为HeⅠ和HeⅡ,在两个相之间的转变温度处,液氦的密度、电容率和比热容均呈现反常的增大。两个液相HeⅠ和HeⅡ间的转变温度称为λ点,饱和蒸气压下的λ点为2.172K,压强增加时,λ点移向较低的温度,两个液相的相变曲线为一直线,称为λ线。
2.接近绝对零度的超流体是液氦。氦单质在极低温度下由气态氦转变为液态氦。由于氦原子间的相互作用(范德华力)和原子质量都很小,很难液化,更难凝固。富同位素4He的气液相变曲线的临界温度和临界压强分别为5.20K和2.26大气压,一个标准大气压下的温度为4.215K.在常压下,温度从临界温度下降至绝对零度时,氦始终保持为液态,不会凝固,只有在大于25大气压时才出现固态。在2.18K时会有明显的性质改变,如获得超流性,被称作He II,来与普通的液氦(He I)区别开。
超流体是一种物态,特点是完全缺乏黏性。如果将超流体放置于环状的容器中,由于没有摩擦力,它可以永无止尽地流动。它能以零阻力通过微管,甚至能从碗中向上“滴”出而逃逸。液态氦在2.17 K以下时,它的内摩擦系数变为零,这时液态氦可以流过半径为十的负五次方厘米的小孔或毛细管,这种现象叫做超流现象(Superfluidity),这种液体叫做超流体(Superfluid)。
超流体其中一个重要的应用是稀释制冷机 (Dilution refrigerator)。超流氦-4已成功用作化学领域光谱分析技术的量子溶剂。在超流氦滴光谱分析 (SHeDS) 中,单个分子溶于超流介质之中,使之有有效的旋转自由度,如同在气态之中。这引起了对气体分子研究的极大兴趣。超流体亦用于高精度仪器,如陀螺仪。它可以量度一些理论预测的引力效应。详情可参看-引力探测器b。