Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Физика -> Матвеев А.Н. -> "Молекулярная физика. Том 2" -> 153

Молекулярная физика. Том 2 - Матвеев А.Н.

Матвеев А.Н. Молекулярная физика. Том 2 — М.: Высшая школа, 1981. — 400 c.
Скачать (прямая ссылка): molekulyarnayafizikat21981.djvu
Предыдущая << 1 .. 147 148 149 150 151 152 < 153 > 154 155 156 157 158 159 .. 181 >> Следующая

Получается ситуация, напоминающая осмотическое давление, когда давление
одной из компонент уравновешивается через полупроницаемую перегородку, а
давление компоненты, не проникающей через эту перегородку,
уравновешивается перегородкой. Заметим, что сверхтекучая компонента
перестает быть сверх-теплопроводящей;, если нормальная компонента лишена
возможности двигаться.
Еще одним важным эффектом, связанным со сверхтекучестью Не II, является
сверхтекучий гироскоп. Кольцеобразный сосуд (рис. 130,6) заполняется
жидкостью Не II и приводится. во вращение вокруг оси. Затем производится
охлаждение вращающейся жидкости до температуры ниже ^-перехода, в
результате чего сосуд оказывается наполненным вращающимся вместе с ним Не
II. После этого сосуд останавливается. Однако сверхтекучая компонента Не
II продолжает двигаться, что обна-
129
130
* V,* *
v:vY*
hrrv:
* • а, *• •*
>%v.
*'пат:
"*"*""
129. Гелий II оказывает сопротивление движущемуся в нем телу
130. Фонтанный эффект гелия II (й); сверхтекучий гироскоп
(б)
§ 47. Кристаллизация и плавление 341
131
131. Фазовые диаграммы серы (а) и углерода (б):
I - ромбическая модификация; II - моноклинная модификация.
руживается по гироскопическому эффекту, причем это движение происходит
без затухания и может продолжаться сколь угодно долго. Момент импульса L
~ рс <ц>, где <г> - средняя скорость сверхтекучей компоненты, вращающейся
внутри сосуда. Как показывает, эксперимент, с изменением температуры
жидкости изменяется L, причем зависимость L от температуры точно такая,
как у рс. Это означает, что у вращающейся сверхтекучей жидкости
сохраняется не момент импульса, а скорость, что не может быть объяснено
просто отсутствием трения.
Гелий II является смачивающей жидкостью для всех других материалов. Это
обусловлено тем, что силы взаимодействия между атомами гелия слабее,- чем
силы взаимодействия между атомами гелия с любыми другими атомами. Поэтому
у стенок сосуда уровень гелия поднимается и гелий вытекает из сосуда.
Теоретическое объяснение особенностей поведения Не II основывается на
рассмотрении конденсации идеального газа, подчиняющегося статистике Бозе
- Эйнштейна. Однако входить в детали этого объяснения в рамках данной
книги не представляется возможным.
Полиморфизм. Твердые вещества, вообще говоря, могут находиться в
различных кристаллических модификациях, отличающихся между собой
структурой кристаллической решетки. Например, углерод может существовать
в виде графита и в виде алмаза, имеется много модификаций льда, сера
существует в двух модификациях и т. д. Это явление называется
полиморфизмом. Переход твердого тела из одной кристаллической модификации
в другую называется полиморфным превращением. При этом происходит
перестройка кристаллической решетки.
Каждая модификация устойчиво существует в определенной области температур
и давлений. Одновременное существование двух модификаций (см. § 41)
возможно лишь при определенном соотношении между температурой и
давлением, т. е. модификации между собой разделяются линиями на фазовой
диаграмме р, Т. Из правила фаз следует, что три модификации могут
находиться в равновесии лишь при одном значении р, Т, т. е. в тройной
точке. Это означает, что в одной точке на диаграмме р, Т могут сходиться
лишь три линии, разделяющие между собой различные модификации.
На рис. 131, а дана диаграмма для серы. В твердом состоянии существуют
две модификации кристаллической решетки - моноклинная и ромбическая. На
рис. 131,6 дана диаграмма состояний углерода, у которого существуют
342 5. Твердые тела
две одинаковые устойчивые модификации: при давлении ниже 1,5 ГПа графит
(И), а при более высоких - алмаз (I). Однако алмаз может существовать и
при небольшом давлении. В этом случае его состояние является
метастабильным. Оно очень устойчиво. Алмаз в нем может находиться
достаточно долгое время и лишь при нагревании до 1000 К переходит в
графит. Аналогично и графит при повышении его температуры и давления до
значений, соответствующих области устойчивого состояния алмаза,
продолжает оставаться графитом и "не спешит" превратиться в алмаз. Его
состояние является хотя и метастабильным, но достаточно устойчивым.
Превращение графита в алмаз потребовало больших научно-технических усилий
и в настоящее время широко используется в промышленности для производства
искусственных алмазов.
Полиморфное превращение является фазовым переходом. Оно сопровождается
выделением или поглощением скрытой теплоты перехода, которая связана с
перестройкой кристаллической решетки.
Фазовые переходы первого и второго рода. Переход между жидким и
газообразным состояниями (см. § 30) был назван фазовым переходом первого
рода. Рассмотренный переход жидкость - твердое тело также является
фазовым переходом первого рода. Уравнение, связывающее между собой
давление и температуру, при которых осуществляется фазовый переход
первого рода, было выведено в § 31.
При рассмотрении гелия нам встретился другой тип фазового перехода - ^-
Предыдущая << 1 .. 147 148 149 150 151 152 < 153 > 154 155 156 157 158 159 .. 181 >> Следующая

Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

Есть, чем поделиться? Отправьте
материал
нам
Авторские права © 2009 BooksShare.
Все права защищены.
Rambler's Top100

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed