Вязкость сверхтекучего гелия

• Автор: Погорелов, Леонид Алексеевич
• Шифр специальности: 01.04.09
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1984
• Место защиты: Харьков
• Количество страниц: 186 c. : ил

Глава I. КИНЕТИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА СВЕРХТЕКУЧЕГО ГЕЛИЯ

1.1. Энергетический спектр и взаимодействие элементарных возбуждений

1.2. Кинетическое уравнение для элементарных возбуждений в 4не и растворах 3Не-4Не

1.3. Коэффициент первой вязкости сверхтекучего

гелия (теория)

1.4. Коэффициент первой вязкости сверхтекучего 4не

(эксперимент)

1.5. Исследования вязкости в растворах 3Не-4не

Глава 2. МЕТОДИКА ИЗМЕРЕНИЯ ВЯЗКОСТИ СВЕРХТЕКУЧИХ ЖИДКОСТЕЙ

2.1. Метод колеблющейся сферы

2.2. Решение гидродинамической задачи о крутильных колебаниях сферы

2.3. Экспериментальная установка для измерения вязкости
2.4. Методика обработки первичных данных
Глава 3. ИЗМЕРЕНИЯ ВЯЗКОСТИ В ЧИСТОМ 4Не
3.1. Гидродинамическая вязкость чистого 4Не
3.2. Эффективная вязкость в условиях переходной области между гидродинамическим и кнудсенов-ским режимами течения фоионного газа
3.3. Обсуждение результатов
- 3 -
Глава IV. ИССЛЕДОВАНИЕ ВЯЗКОСТИ СВЕРХТЕКУЧИХ РАСТВОРОВ
3Не-4Не
4.1. Вязкость слабых растворов при давлении насыщенного пара и рассеяние тепловых фононов на примесях 3Не
4.2. Зависимость вязкости растворов от давления
и эффективное взаимодействие примесей
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИ ТЕРА ТУРА

Особое место в физических исследованиях последних лет занимает проблема так называемых квантовых жидкостей. Связано это как с необычностью свойств, так и с тем влиянием, которое оказывает их изучение на другие разделы физики конденсированного состояния. Яркими представителями квантовых жидкостей являются устойчивые изотопы гелия (3Не, 4Не) и их растворы.
Наиболее сложным и важным аспектом физики гелия является изучение кинетических свойств таких систем. Огромное разнообразие этих свойств и значительная сложность их теории обусловлены тесной связью кинетики с характером микроскопических взаимодействий элементарных возбуждении.
Впервые теория кинетических явлений в НеП была построена Ландау и Халатниковым на основе пионерских экспериментов по изучению вязкости чистого 4Не, выполненных Андроникашвили.Идеи, положенные в основу этой теории, оказались весьма плодотворными и в целом мало изменились вплоть до настоящего времени. Значительный прогресс в экспериментальной технике и рост знаний о гелии позволил существенно дополнить теорию Ландау и Халатнико-ва. Прежде всего это было обусловлено обнаружением аномалии дисперсии фононов, что привело к необходимости учета трехчастичных фонон-фононных процессов рассеяния.
Несмотря на значительное количество работ, посвященных исследованию кинетических свойств гелия, в частности, вязкости,

вязкость определялась по скорости опускания средней части мениска НеП в вертикальной трубке, внезапно приводившейся во вращение.
Попытка измерения абсолютной вязкости НеП была предпринята в работе [62]. Идея этих экспериментов состояла в следующем: внешний цилиндр покоился, а внутренний вращался с угловой скоростью со . Затем подвод мощности, поддерживающей постоянное вращение внутреннего цилиндра, прекращался и измерялась временная зависимость его скорости, которая экспоненциально уменьшалась. Почти двукратное завышение измеренных в [62] значений вязкости по сравнению с общепринятыми было следствием неудачной конструктивной реализации метода. Значительная ценность работы [б2] заключается в том, что авторы на основании своих экспериментов и численных оценок обнаружили сильное влияние паразитных тепловых потоков на измерения вязкости, выполненные нестационарными методами. Причем согласно [62], наличие паразитных тепловых потоков приводит к завышению измеренных значений вязкости по сравнению с реальными.
Другим стационарным методом измерения вязкости является метод капиллярного вискозиметра, В случае сверхтекучего гелия его своеобразной модификацией являются эксперименты по определению теплопроводности в узких каналах. Согласно двухжидкостной гидродинамики перенос тепла в НеП осуществляется противотоком нормальной и сверхтекучей компонент, причем полная массовая скорость потока равна нулю. В меру этого между полным тепловым потоком V/ и градиентом температуры в капилляре при определенных условиях может существовать линейная связь, которая для трубки круглого сечения может быть записана в виде