Efecto termomecánico

Efecto termomecánico  (efecto de chorro): el efecto del flujo de un líquido de coagulación contra un flujo de calor. Fue descubierto por Allen y Jones en 1938 [1] Cuando se calienta un recipiente con , conectado por un superespacio (un espacio muy estrecho de menos de un cm de ancho) con otro recipiente, el helio fluye hacia el recipiente calentado desde otro recipiente. [2] . La ley de conservación de la entropía requiere que la velocidad del fluido tenga la misma dirección que el flujo de entropía . Sin embargo, en el caso del efecto termomecánico, el líquido superfluido fluye contra el flujo de calor [3] . También llamado efecto chorreo , ya que en el caso de calentar el extremo inferior del capilar con , este tiende a salir por el extremo superior del capilar, observándose una fuente de hasta 30 cm de altura. [4] [5]

Efecto mecanocalórico

El recíproco del efecto termomecánico es el efecto mecanocalórico. Fue descubierto por Daunt y Mendelsohn en 1939 [6] Cuando fluye de un recipiente a otro a través de una superrendija, la temperatura en el recipiente del que sale el líquido superfluido aumenta , y el recipiente en el que fluye el líquido se enfría [7] .

Explicación

Los efectos termomecánicos y mecanocalóricos fueron explicados por P. L. Kapitsa en 1941 sobre la base de los resultados de sus experimentos sobre la medición precisa de la temperatura, la tasa de entrada de calor y la diferencia de presión cuando fluye a través de la superrendija y el modelo de superfluidez de dos fluidos. construido sobre su base [8] [9] [10] .

El modelo de dos fluidos del helio-II explica ambos efectos por el hecho de que solo el componente superfluido, que no transfiere entropía, fluye a través de espacios estrechos [11] [2] .

El efecto termomecánico se explica por el hecho de que el componente normal que transfiere calor no puede pasar por el tubo capilar, mientras que el componente superfluido que pasa por el capilar no transfiere calor y es un excelente aislante. El fluido que sale del recipiente a través de la superrendija no lleva consigo entropía . Como resultado, el líquido que queda en el recipiente conserva la misma entropía, pero distribuida en una masa más pequeña, es decir, su temperatura aumenta [12] . Un aumento de la temperatura en el extremo inferior del capilar provoca un aumento de la presión en el extremo inferior en comparación con el superior. El chorro a borbotones aparece debido a la diferencia de presión [4] .

El efecto mecanocalórico se explica por el hecho de que el componente superfluido no transfiere calor. Como resultado, no hay pérdida de calor en el recipiente del que fluye el helio y la masa total disminuye, la energía por unidad de masa aumenta y el helio que queda en el recipiente se calienta [4] . En el recipiente donde fluye el líquido, la entropía tampoco cambia, sino que se distribuye sobre una masa mayor y, como resultado, la temperatura en él disminuye [12] .


Véase también

Notas

  1. ↑ Allen JF, Jones J. Naturaleza, 141, 243 (1938)
  2. ↑ 1 2 R. Feynman Mecánica estadística. - M., Mir, 1975. - c. 357
  3. ↑ Patterman, 1978 , pág. 39.
  4. ↑ 1 2 3 Superfluidez // Física del micromundo. - M., Enciclopedia soviética, 1980. - c. 354, 358
  5. ↑ Superfluidez // Física de la "A" a la "Z". - M., Pedagogía-Prensa, 2003. - p. 352
  6. ↑ Daunt JG, Mendelssohn K. Naturaleza, 143, 719 (1939)
  7. ↑ Patterman, 1978 , pág. 40
  8. ↑ Kapitsa P. L. Problemas del helio líquido // Experimento, teoría, práctica. - M., Nauka, 1981. - pág. 22 - 49
  9. ↑ Kapitsa P. L. Diario. física URSS, 5, 59 (1941)
  10. ↑ Kapitsa P. L. Phys. Rev. 60, 354 (1941)
  11. ↑ Patterman, 1978 , pág. 45-46.
  12. ↑ 1 2 Patterman, 1978 , pág. 41.

Literatura