Supratekutost helia

21. září 2008 | 06.00 |

Helium patří mezi vzácné plyny a tvoří po vodíku druhou nejvíce zastoupenou složku vesmírné hmoty. Vyskytuje se především ve všech svítících hvězdách, kde je jedním z mezistupňů termonukleární syntézy, jež je zdrojem energie hvězd.
Je to bezbarvý plyn, bez chuti a zápachu, Helium a i ostatní vzácné plyny mají malý elektrický odpor a dobře vedou elektrický proud. Toho se využívá při výrobě výbojek. Helium září intenzivně žlutě.
Helium je jediná látka, která při nízkých teplotách a normálním tlaku zůstává kapalná až k teplotám blízkým absolutní nuly. Helium má také ze všech známých látek nejnižší bod varu.

Zkapalnit izotop helia 4He se poprvé podařilo holandskému fyziku Heike Kamerlingh-Onnesovi v Leidenu v roce 1908 při teplotě 4,2 K za normálního tlaku. Dosáhl toho kaskádním ochlazováním čtyřmi chladícími lázněmi a expanzí plynného, kapalným vodíkem předchlazeného hélia. Kamerlingh-Onnes přišel v roce 1911 na další revoluční objev. Při měření vlastností rtuti za teploty 4,3 K zjistil neočekávaný, náhlý a nikým nepředpovězený pokles elektrického odporu na neměřitelně nízkou hodnotu a tento neobvyklý jev nazval supravodivostí. Trvalo skoro dalších padesát let, než se tuto záhadu podařilo uspokojivě objasnit. Za zkapalnění 4He a za další objevy a výzkum látek při nízkých teplotách dostal H. Kamerlingh-Onnes v roce 1913 Nobelovu cenu za fyziku. Smůla pro Kamerlingha-Onnese byla, že si nevšiml dalšího objevu, který měl prakticky na dosah: supratekutosti kapalného hélia 4He, která se projevuje při teplotě nižší než 2,17 K. Při této teplotě, tzv. lambda bodu, přechází "obyčejné" kapalné hélium na supratekutou kapalinu. Název "lambda" pochází z tvaru křivky závislosti měrné tepelné kapacity cv na teplotě, podobající se řeckému písmenu lambda. Také se zjistilo, že při teplotách pod lambda bodem mnohonásobně vzrůstá tepelná vodivost a látka se chová jako směs dvou tekutin s různými charakteristikami, obyčejné a supratekuté složky.

Sovětský fyzik Kapica zjistil v roce 1937, že při zchlazení helia na teplotu –271 °C (2,174 K) se začíná kapalné helium chovat podivně. Helium třeba začalo po stěnách vytékat z otevřené nádoby, bez tření protékalo libovolnými předměty a teklo bez tření po libovolných předmětech. Za velmi nízkých teplot ztrácí tedy helium vnitřní tření charakteristické pro normální kapaliny - vzniká u něj tzv. supratekutost. Kapica poprvé publikoval objev supratekutosti helia až v roce 1938.

Zpět na hlavní stranu blogu

Hodnocení

1 · 2 · 3 · 4 · 5
známka: 1.29 (7x)
známkování jako ve škole: 1 = nejlepší, 5 = nejhorší

Související články

žádné články nebyly nenalezeny

Komentáře