Новости науки и техники

ТВЕРДАЯ СВЕРХТЕКУЧЕСТЬ
Твердый гелий может вести себя как сверхтекучая жидкость.

Как известно, твердые тела сохраняют свою форму, а жидкости растекаются, принимая форму сосуда. Сверхтекучие жидкости представляют собой квинтэссенцию жидкого состояния: они способны без малейшего сопротивления протекать сквозь тончайшие каналы и даже «взбираться» по стенкам сосуда, чтобы вытечь из него. Далее...

Сверхтекучий гелий

кельвина уравнение

КЕЛЬВИНА УРАВНЕНИЕ - зависимость давления насыщ. пара (или растворимости твёрдых тел) от кривизны поверхности раздела двух сосуществующих фаз (т. е. от размера малых капелек жидкости, пузырьков, кристалликов). При данной темп-ре Т в равновесных условиях

где r - ср. радиус кривизны поверхности раздела фаз, р - давление насыщ. пара над сферич. поверхностью, р_о - давление насыщ. пара над плоской поверхностью в тех же условиях (с и с₀ - соответственно растворимости), о - межфазное поверхностное натяжение, V - молярный объём конденсированной фазы, Л - универсальная газовая постоянная. Величина наз. капиллярным давлением. В случае выпуклых поверхностей (капли, кристаллы) r>0, в случае вогнутых поверхностей (пузырьки) r<0.

К. у. впервые выведено У. Томсоном (лордом Кельвином) в 1871 из условия равенства химических потенциалов в смежных фазах, находящихся в термодинамич. равновесии. Из К. у. следует, что давление над частицами малых размеров повышено, а в малых пузырьках или над вогнутой поверхностью понижено по сравнению с давлением насыщ. пара над плоской поверхностью. Соответственно растворимость малых капелек или кристаллов выше растворимости крупных капель или кристаллов. Пере-сышение (р-р₀)/р₀ становится заметным лишь для очень малых частиц (рис.).

Равновесное насыщение пара у поверхности капель воды с разными r: 1 - для незаряженных капель; 2 - для капель с единичным зарядом.

Для заряж. поверхностей в показатель экспоненты К. у. входит поправочный член к капиллярному давлению , равный , где е - заряд капли или пузырька, e - диэлектрич. проницаемость жидкости. Этот член становится существенным при (р/р₀)>2, а при ещё больших пересыщениях - преобладающим.

Из К. у. вытекают важные следствия, имеющие большое значение в процессах образования новой фазы (напр., в аэрозолях и дисперсных системах). Так, малые капли или кристаллики неустойчивы по сравнению с более крупными, т. к. происходит перенос вещества от мелких капель и кристаллов к более крупным (изо-термич. перегонка). Вторым следствием является капиллярная конденсация .В результате К. у. происходит также задержка в образовании устойчивых зародышей новой фазы из метастабильного состояния при возникновении капелек или кристаллов из пересыщ. пара или раствора, а также кристалликов из переохлаждённого расплава при его отвердевании. Зародыши новой фазы данного размера не возникают, пока не достигнуто пересыщение, определяемое К. у. П.А.Ребиндер.

<< Предметный указатель >>