Лямбда-точка
Лямбда -точка — это температура , при которой обычный жидкий гелий (гелий I) переходит в сверхтекучий гелий II (приблизительно 2,17 К при 1 атмосфере ). Самое низкое давление, при котором He-I и He-II могут сосуществовать, - это тройная точка пар-He-I-He-II при 2,1768 К (-270,9732 ° C) и 5,0418 кПа (0,049759 атм), которая представляет собой «насыщенный пар ». давление » при этой температуре (чистый газообразный гелий, находящийся в тепловом равновесии над поверхностью жидкости, в герметичном контейнере). [1] Самое высокое давление, при котором He-I и He-II могут сосуществовать, - это тройная точка ОЦК -He-I-He-II с твердым гелием при 1,762 К (-271,388 ° C), 29,725 атм (3011,9 кПа). [2]
Название точки происходит от графика (на фото), полученного в результате построения удельной теплоемкости в зависимости от температуры (для данного давления в указанном выше диапазоне, в показанном примере при 1 атмосфере), который напоминает греческую букву лямбда. . Удельная теплоемкость имеет резкий пик при приближении температуры к лямбда-точке. Вершина пика настолько острая, что критический показатель, характеризующий дивергенцию теплоемкости, можно точно измерить только в условиях невесомости, чтобы обеспечить равномерную плотность в значительном объеме жидкости. Следовательно, теплоемкость была измерена с точностью до 2 нК ниже перехода в эксперименте, проведенном с полезной нагрузкой космического корабля «Шаттл» в 1992 году. [3]
Хотя теплоемкость и имеет пик, она не стремится к бесконечности (вопреки тому, что можно предположить из графика), а имеет конечные предельные значения при подходе к переходу сверху и снизу. [3] Поведение теплоемкости вблизи пика описывается формулой где пониженная температура, - температура лямбда-точки, — константы (разные выше и ниже температуры перехода), а α — критический показатель степени : . [3] [5] Поскольку для сверхтекучего перехода этот показатель отрицателен, теплоемкость остается конечной. [6]
Указанное экспериментальное значение α находится в существенном противоречии. [7] [4] с наиболее точными теоретическими определениями [8] [9] [10] исходя из методов высокотемпературного расширения, методов Монте-Карло и конформного бутстрапа .
См. также
[ редактировать ]Ссылки
[ редактировать ]- ^ Доннелли, Рассел Дж.; Баренги, Карло Ф. (1998). «Наблюдаемые свойства жидкого гелия при давлении насыщенного пара». Журнал физических и химических справочных данных . 27 (6): 1217–1274. Бибкод : 1998JPCRD..27.1217D . дои : 10.1063/1.556028 .
- ^ Хоффер, Дж. К.; Гарднер, WR; Уотерфилд, КГ; Филлипс, штат Невада (апрель 1976 г.). «Термодинамические свойства 4 Он. II. Фаза ОЦК и фазовые диаграммы PT и VT ниже 2 К». Журнал физики низких температур . 23 (1): 63–102. Bibcode : 1976JLTP...23...63H . doi : 10.1007/BF00117245 . S2CID 120473493 .
- ^ Перейти обратно: а б с Липа, Дж.А.; Суонсон, ДР; Ниссен, Дж.А.; Чуй, ПТС; Исраэльссон, УЭ (1996). «Теплоемкость и тепловая релаксация объемного гелия в непосредственной близости от лямбда-точки». Письма о физических отзывах . 76 (6): 944–7. Бибкод : 1996PhRvL..76..944L . дои : 10.1103/PhysRevLett.76.944 . hdl : 2060/19950007794 . ПМИД 10061591 . S2CID 29876364 .
- ^ Перейти обратно: а б Рычков, Слава (31 января 2020 г.). «Конформный бутстреп и экспериментальная аномалия теплоемкости в λ-точке» . Журнал клуба физики конденсированного состояния . doi : 10.36471/JCCM_January_2020_02 .
- ^ Липа, Дж.А.; Ниссен, Дж.А.; Стрикер, Д.А.; Суонсон, ДР; Чуй, ПТС (14 ноября 2003 г.). «Удельная теплоемкость жидкого гелия в невесомости очень близко к лямбда-точке». Физический обзор B . 68 (17): 174518. arXiv : cond-mat/0310163 . Бибкод : 2003PhRvB..68q4518L . дои : 10.1103/PhysRevB.68.174518 . S2CID 55646571 .
- ^ Для других фазовых переходов может быть отрицательным (например, для критической точки жидкость-пар , которая имеет критические показатели Изинга ). Для этих фазовых переходов удельная теплоемкость стремится к бесконечности.
- ^ Викари, Этторе (21 марта 2008 г.). «Критические явления и ренормгрупповой поток многопараметрических теорий Phi4» . Материалы XXV Международного симпозиума по теории решетчатого поля — PoS (LATTICE 2007) . 42 . Регенсбург, Германия: Sissa Medialab: 023. doi : 10.22323/1.042.0023 .
- ^ Кампострини, Массимо; Хазенбуш, Мартин; Пелиссетто, Андреа; Викари, Этторе (6 октября 2006 г.). "Теоретические оценки критических показателей сверхтекучего перехода в $^{4}\mathrm{He}$ решеточными методами". Физический обзор B . 74 (14): 144506. arXiv : cond-mat/0605083 . дои : 10.1103/PhysRevB.74.144506 . S2CID 118924734 .
- ^ Хазенбуш, Мартин (26 декабря 2019 г.). «Исследование Монте-Карло улучшенной модели часов в трех измерениях». Физический обзор B . 100 (22): 224517. arXiv : 1910.05916 . Бибкод : 2019PhRvB.100v4517H . дои : 10.1103/PhysRevB.100.224517 . ISSN 2469-9950 . S2CID 204509042 .
- ^ Честер, Шай М.; Лэндри, Уолтер; Лю, Цзюнью; Польша, Дэвид; Симмонс-Даффин, Дэвид; Су, Нин; Вичи, Алессандро (2020). «Выделение пространства OPE и точные критические показатели модели O (2)». Журнал физики высоких энергий . 2020 (6): 142. arXiv : 1912.03324 . Бибкод : 2020JHEP...06..142C . дои : 10.1007/JHEP06(2020)142 . S2CID 208910721 .
Внешние ссылки
[ редактировать ]| Состояние |  | |
|---|---|---|
| Низкая энергия | ||
| Высокая энергия | ||
| Другие штаты | ||
| Переходы |
| |
| Количества | ||
| Концепции | ||