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1、扬州师院自然科学学报1983年第1期超流动性高维山,,,e在一定的低温条件下物质的物理性质会变得非常奇异与正常状态下的不同液H亚,。,的超流动性就是这类现象之一它至今还没有被更多的人所了解然而超流动性是目前低温,物理研究中最吸引人的一个方面而且低温物理又是现代物理科学中一个仍然迅速发展的。,e,。重要分支因此本文拟对有关液H五的物理性质及其理论初步进行如下的介绍、一液氮的又相变,当温度4.,。,在一个大气压下降低到215K时氦气就液化对于液态氦随着温度的进一,nnes..,2.1,步降低OHK和助ks首先观察到第一个奇异现象即当温度下降到72K时液氦
2、.“,,,的密度达到一个极大值(为。146克/厘米)随后密度又开始减小膨胀系数成为负值低于。,,i。115K时密度又开始增大如图所示,eesousus1932年Km和Cli又观察到队‘一一~司‘一一口曰·{一个更为奇异的现象:平公比帜]藕八0。145当液氦和它的蒸气,‘:l.K时夕权侧如兴国处于平衡态时液氦的卜b热由32,二1‘1.1...,o0.’0.3974341的0“卡/开陡升到2172K的30卡/开{·。,.{出现一尖锐的峰然后又在0002K的很小的温度范围内剧降到0.5卡/开左右。,{(图1)这一比热曲线的形状很象希’.又二-J,r
3、ees腊字母4所以Ehnft将这种转变称为戈,。2K。犯4相变温度217处称为又点由于在/此,2相变过程中没有潜热出现故这类相变。温度(开)又称作高级相变温度位于又点以上的液el,图l氦相我们称之为H它具有正常流体的。。,性质,温度位于又点以下的液氦相则称为H亚比热的巨大反常相当于温度降低到丸点以下,。、,e工,时液氦的嫡迅速减小当然H的嫡在其蒸气压下大体上随绝对温度的下降而下降,。,,e,。外推到绝对零度时它等于零然而在义点以卞H亚的嫡却下降得很快乃至与T成。,e。正比这种在义点以下嫡迅速趋近于零的现象说明H亚是和固态氦磊体一样高度有序的;本文于1
4、982年8月14日收到He亚,似乎不容许在坐标空间凝聚,,由于e亚这种非晶体性质的但我们将证明H具有零点能,,“se一s,。和零点动量它可以在动量空间发生凝聚叫做BEintcin凝聚这是一种量子凝聚下e,,e。面介绍的H亚的各种现象实际上均起因于能量量子化所以我们将液H亚称为量子液体、二He亚液的奇异特性1。热传导el,,、如果我们抽出液H中的氦蒸气液态氦就会剧烈地沸腾情形和液态空气液态氢,。,,ee,一样并且可形成蒸气雾当压强继续减小温度降低到丸点时液H工变为液H丑沸腾会立刻停止,,这就为我们提供了一个简单直观地观察蒸气平静地由液体的表面逸出几点的
5、。nne:..,eeso条件此现象是1929年OHK发现的但其中的谜一直到1935年Km研究氦的热。eee一“·,e导率时才解开Ksom发现液H工的热导率是几个10瓦/厘米开而液H亚的热导率则e“,。,比H工高10倍并发现高的热导率还依赖于温度梯度和装置的几何形状在经典热学中,.。热导率决定于材料的性质而在量兴撰铃昨戴嗽私)]门子液体中就失去了热导率本来的意。义上述这种高的热导率是在二很直径只有0.25,毫米的毛细管中当一今,温度梯度为10开/厘米时获得的。热导率与温度的关系如图2所示,显而易见这种反常的热传,e工,递不可能象在H中那样由普通,的热
6、传导引起而必然是一种沿毛,细管移动的质量转移这种质量。82。2转移被某种逆向的液流所抵偿,_从温度(开)而使液体由热端到冷端的总迁移得图2。以平衡因此可以将热的传导理解,。e成具有一定热容量的液体分子以一定的速率向冷端的转移这样在液H五中的导热过程。,,n“就与一种伴随有热流动的脉动转移(1938年Ale和Jone发现)密切关联2.喷泉效应,eno。,。1938年All和Jne做了两个不同的实验装置如图3所示一根玻璃毛细管与一个,两,I亚“紧密填满细粉末的大容器相连端都开口且装有粉末的一端浸在液长中仁图3()斗当对粉末幅射加热时,,一喷出高度可达30
7、厘米以上,液氦就从毛细管的上端喷出来形成喷泉。口L!喷泉效应这一现象就。,图3(b)所示装置的实验是通过电阻丝来加热(毫瓦数量级)的加热时可发现管中和,。管外槽中产生了液位差后来测量这个液位差正比于管中和槽中液体的温度差1939,“ns““n,年Daunt和Mdelh完成了与喷泉效应有关的一个更精密的实验其装置如。,,图4所示外面是一个下端开口的杜瓦瓶瓶内下部是一个粉末做的塞子瓶中装有电阻温。“,,e、。度计当将杜瓦瓶放进液H亚槽中或从槽中提起时液H五就通过粉末塞流进流出,,一’,结果发现当液体流进瓶中时瓶内的温度降低(约为10K数量级)当液体从瓶中
8、流出,。时瓶内温度升高(与前同一数量级),e互,,以上两个实验说明热源能引起液H的运动而液体的运动又会产生温
