În fizica teoretică de secole cunoscut conceptul unui fluid ideal. Ea a investigat astfel de fizica clasică, așa cum Daniel Bernoulli, Poisson, Leonhard Euler.
fluidului ideal
Ideal lichid - în hidrodinamica fluid incompresibil imaginar, în care nici o viscozitate și o conductivitate termică. Deoarece nu există frecare internă, nu există nici o forfecare între straturile adiacente de fluid.
Astfel, fluidul ideală - un lichid superfluid. Organismul se deplasează într-un fluid nu experiență de frecare, și, prin urmare, pe deplin obiectul cel mai simplu caz al legii Galileo de inerție. mișcarea lor este rectilinie și are o viteză constantă. În cazul în care corpul se rotește, rotația sa este într-un fluid perfect, vreodată și are aceeași viteză unghiulară.
Modelul fluidului ideal folosit în aplicațiile de analiză teoretică în care viscozitatea nu este critică și poate fi neglijată. În particular, această idealizare este acceptabilă în multe cazuri, fluxul de sub considerație hydroaeromechanics și oferă o bună descriere a fluxurilor reale de lichide și gaze la o distanță adecvată de pe suprafețele solide spălate și interfețele cu media fixe. Descrierea matematică a lichidelor ideale permite să găsească un număr teoretic de sarcini privind mișcarea fluidelor în canale de diferite forme, la expirarea jetului și la un corp de curgere.
Deja în secolul al XVIII-lea, Leonhard Euler a dat seama că aerul este ideal, dar o superfluid si a folosit-o în construcții lor teoretice.
Pentru a secolului XX, fizicienii nu erau conștienți de existența idealului, adică, lichide având proprietatea de substanțe obișnuite printre belșug.
Descoperirea belșug
In 1938, P. L. Kapitsey a fost descoperit experimental superfluid lichid heliu-II sub punctul lambda (T = 2172 ° K). Chiar înainte era cunoscut faptul că trecerea acestui punct de heliu lichid trece printr-o fază de tranziție, trecerea de la un sistem complet „normal“ de stat (numit heliu-I) la noua stare a așa-numitului heliu-II, dar numai Kapitza a arătat că heliu-II curge în general fără frecare (ținând cont de eroarea experimentală).
Astăzi, a constatat că raportul de viscozitate pentru heliu-II este mai mic de 10 -12 Pa s, în timp ce heliu-I aproape de temperatura de 4,22 ° K, acest raport este de ordinul a 10 -6 Pa · s.
belșug - o proprietate a unei substanțe să-și piardă complet vâscozitatea. care apar în substanțele cunoscute la temperaturi apropiate de zero absolut, și, în consecință, capacitatea lor de a curge prin orificii înguste și capilare fără frecare. Până de curând, era cunoscut doar belșug în heliu lichid, dar în ultimii ani a fost descoperită în alte sisteme de belșug: în rarefiate condensează atomic Bose, heliu solid.
Este explicată după cum belșug urmează. Deoarece atomii de heliu sunt bosoni, mecanica cuantică permite găsirea într-o stare de un număr arbitrar de particule. Lângă absolut temperatură de zero toți atomii de heliu sunt în stare de sol. Deoarece energia stărilor discrete, atomul nu poate primi nici o energie, ci doar una care este egală cu diferența de energie dintre nivelele de energie adiacente. Cu toate acestea, la temperatură scăzută energia de coliziune poate fi mai mică decât această valoare, prin care pur și simplu nu se va produce disiparea energiei. Lichid va curge fără frecare.
Modelul cu două componente de belșug
Sub 2,17 ° K heliu lichid este un amestec de două lichide: normal și superfluid.
componenta superfluid se mișcă fără frecare, are o temperatură de zero și nu participă la transferul de energie sub formă de căldură. Componenta normală este un gaz cvasiparticulelor două tipuri de fononi și rotons. adică, excitații elementare kvantovokorrelirovannoy lichid; se mișcă cu frecare, și este implicată în transferul de energie.
lichid Normal are proprietăți de lichid vâscos convențional. Componenta superfluid are duritate zero. și entropie zero și entalpie. Doar sub temperatura de tranziție de 2,17 ° K cea mai mare parte a lichidului este componenta normală și superfluid - doar o mică parte. Cu răcire suplimentară fracție lichidă superfluid devine mai mare și mai mică de 1 ° K lichid este aproape complet superfluid. Bazat pe un astfel de model, a prezis un nou tip de unde sonore (al doilea sunet) care pot fi distribuite într-un lichid superfluid. Al doilea sunet - un val de temperatură, care este înregistrată cu ajutorul unui termometru (undele sonore obișnuite - un val de presiune, care sunt detectate de un microfon). observație experimentală a doua sunet (București, 1944) a confirmat multe aspecte ale modelului cu două fluide.
La o temperatură de 0 ° K în heliu este nici o energie liberă, care ar putea fi cheltuite pentru nașterea cvasiparticulelor, și, prin urmare, el este complet în stare superfluid. Cu creșterea temperaturii gazului de densitate quasiparticle (în principal fononi) este în creștere, iar ponderea componentei superfluid scade. Aproape temperatura lambda concentrația cvasiparticulelor punctul devine atât de mare încât nu vor forma cvasiparticulelor lichidă și de gaz, și în cele din urmă la depășirea punctului de temperatură lambda cuantice macroscopice coerenta este pierdut, iar componenta superfluid dispare cu totul. Proporția relativă a componentei normale prezentată în Fig.1.
Fig.1. Proporția relativă a componentei normale 3 El
Când fluxul de heliu prin fanta la viteză mică, componenta superfluid, prin definiție, se înfășoară în jurul toate obstacolele fără pierderi de energie cinetică, adică fără frecare. Frecare ar putea apărea în cazul în care orice fisuri au generat o proiecție quasiparticle-suflare în direcții diferite de fluid impuls. Cu toate acestea, un astfel de fenomen la viteze de curgere scăzute punct de vedere energetic nefavorabil și numai peste o viteză de curgere critică începe să genereze rotons.
Acest model explică varietatea bine-termomecanice, optikomehanicheskie și t. N. Fenomenele observate în heliu-II.
Modelul cu două componente a se produce pentru alte belșug substanțe și tipuri de belșug.
Doi izotop heliu - lichid 3 A și lichidul 4 El - a fost până de curând singurele lichide care devin superfluid la temperaturi scăzute (atom 3He are aceleași proprietăți chimice ca atomul 4 He, dar în miezul său un neutron mai puțin).
Superfluid 4 El
Liquid 4 El care a fost pregătit pentru prima dată în 1908, are o temperatură de fierbere de 4,2 ° K (absolut temperatură de zero scala termodinamică corespunde -273,16 ° C). Evacuând aburul deasupra suprafeței de heliu lichid, temperatura lichidului poate fi coborâtă la circa 1 ° K. In 1930, oamenii de știință a observat ca heliul lichid de răcire sub 2,17 ° K schimba dramatic multe proprietăți. Schimbarea cea mai notabilă este încetarea de fierbere, ceea ce indică o creștere bruscă a conductivității termice. Capacitatea de căldură este, de asemenea, în creștere în mod dramatic, și vâscozitatea. măsurată în tuburi capilare subtiri, se scade la zero. Toate acestea arată că lichidul 4 El la o temperatură de sub 2,17 ° K fază de tranziție are loc într-o stare superfluid.
efect de fântână
proprietățile de curgere ale componentei superfluid neobișnuită, deoarece un astfel de flux poate fi cauzată nu numai diferența de presiune, dar, de asemenea, diferența de temperatură (de obicei lichid curge numai datorită diferenței de presiune). Când cufundat în încălzitor heliu lichid, componenta superfluid va curge în regiunea încălzită și normală - la frig, în conformitate cu legea conservării masei. Aceasta se bazează pe efectul impresionant, numit fantana. Capătul tubului subțire ambalate cu o pudră foarte fină, este cufundat în heliu lichid. La utilizarea încălzitorului electric pentru a încălzi fluidul din tub, componenta superfluid a fluxurilor în interiorul tuburilor, iar lichidul vâscos normală nu va curge datorită rezistenței create de pulbere. Ca urmare, nivelul de lichid din tubul este crescut, iar în cazul în care continuă încălzirea fluidului va lovi capătul superior al tubului fântânii. Efectul este foarte semnificativ: diferența de temperatură a unei sutimi câteva grade Kelvin fântână poate crea până la un metru în înălțime.
efectele cuantice
Proprietățile neobișnuite ale componentei superfluid datorită faptului că majoritatea atomilor de heliu coerente în mișcare de bandă și nu independent, ca atomi de orice altă substanță. Cea mai mare impresie aceste efecte cuantice sunt produse în cazul în care rezultatul rotației containerului cu heliu lichid. În loc să se rotește împreună cu recipientul sub forma unui lichid superfluid lichid convențional se transformă într-un plex de vârtejuri mici, care sunt numite vârtejuri cuantificați. Modelul de curgere în fiecare astfel de model de curgere turbionară este similar cu un vârtej de vânt, dar în heliu debit este determinat de constanta lui Planck. constantă fundamentală a mecanicii cuantice. Existența vârtejuri cuantificați în heliu rotativ a fost prezis de Onsager în 1950 și confirmată de mai multe experimente. În 1974 au fost obținute primele imagini ale vârtejuri cuantificați. Acest lucru a fost posibil datorită miezului de captare vortex de electroni (la fel ca pietrele și resturile sunt trase în centrul tornadei). Electronii prinse, creând o imagine pe un ecran de fosfor, marchează poziția fiecărui vortex și demonstrează în mod clar natura cuantică macroscopică a superfluid.
tranziții de fază în superfluid
Superfluid 3 El
izotop Rare 3 El a început să exploreze numai în 1949. In primele experimente nu a fost superfluid 3He la temperaturi mai mari de 1 ° K. Cu toate acestea, fizicienii teoretice a prezis că acest fluid poate deveni superfluid, dacă este răcită la o temperatură mai mică de 1 ° K. Datorită progreselor arta temperaturilor grup redus de oameni de știință de la Universitatea Cornell a fost posibil să se răcească lichidul 3 El la temperaturi sub 0,003 ° K și pentru a detecta tranziția de fază în fluid. măsurătorile ulterioare au confirmat faptul că lichidul nu devine superfluid 3 când sunt răcite la temperaturi criogenice.
Multe dintre proprietățile superfluid 3 El este foarte diferit de proprietățile 4 El. In 3He lichid superfluid este format din 3 perechi de atomi care nu sunt asociate forțelor de atracție reciprocă. Acest lucru este similar cu situația din supraconductori metalici, superconductibilitatea se datorează formării perechilor de electroni legate. O altă diferență este aceea că atomii 3 El avea un moment magnetic, iar atomii 4 Nu - nr. Acest lucru înseamnă că, în superfluid 3 El trebuie să acționeze în câmpuri magnetice externe. Cercetările ulterioare vor face mai ușor de înțeles natura cuantică a belșug.
În alte sisteme de belșug
Există, de asemenea, locul de muncă pentru a prezice neutroni în stare de agregate belșug rece (în materie nucleară supercompressed). Acest lucru este important pentru intelegerea fizicii stele neutronice și quasari.
cu temperatură ridicată belșug
Înalta superfluid - un termen care se referă la fenomene asemănătoare cu superfluid temperatură scăzută, manifestată la temperatura camerei. Fizica a acestui fenomen este, de asemenea, diferit de fizica convențională de belșug.
De exemplu, fluxul de apă din secțiunea de țeavă circulară are proprietăți superfluid ridicate. Aceasta se manifestă prin faptul că valoarea numărului Reynolds, la care trecerea la regimul de curgere turbulentă este superior două ordine de valori de mărime pentru alte secțiuni de țeavă, care pot fi interpretate ca o reducere a aceeași cantitate, o viscozitate eficientă. Acest lucru poate fi explicat dacă aceeași ca și în teoria obișnuită a de a introduce un belșug lichid (apă), ca fiind format din două componente - normal și superfluid. Proporția componentei superfluid de aproximativ două ordine de mărime mai mare decât proporția componentei normale, ceea ce explică majorarea cu aceeași valoare a numărului Reynolds critic, care depinde de fracțiunea componentei normale. Fizica acestui fenomen este asociat cu interacțiunea undelor în densitatea fluidului și valuri de îndoire elastice în peretele țevii. Datorită acestei conexiuni există repulsie fluctuațiilor de atenuare, cum ar fi densitatea fluidului datorită ecranului de protecție a spus interacțiune. ecranare condiție coincide cu starea obișnuită la temperatură scăzută belșug. Spectrul de Excitație în sistemul este la fononului numere de undă caracter scăzut, și are, de asemenea, un Roton debit minim caracteristic la viteze sonice, amintind spectrul de excitație în heliu superfluid.
Fenomenul superfluid temperaturi ridicate pot apărea în timpul deplasării animalelor marine (delfini) în apă, permițându-le să se dezvolte o mare viteză. Estimările inițiale ale efortului muscular necesar prevăzut un flux turbulent au arătat că aceste eforturi depășesc capacitățile de delfini de 10 ori (paradoxul lui Gray). Mai târziu sa dovedit că, datorită structurii pielii unui delfin se stinge datorită influenței turbulenței de amortizare a pielii si ambianta laminarizuetsya de curgere. Sa sugerat că amortizarea - un proces activ reglat de sistemul nervos central al unui delfin.
Acest fenomen a fost utilizat în practică (M. Kramer, Germania 1938) pentru a dezvolta o torpilă de acoperire speciale (laminofolo), permițându-vă pentru a crește puterea motorului pentru a crește viteza lor în 1,5 - 2 ori. În România, în 1920 inventatorul PV Miturich a propus construcția navei, care elicea proeminente organism flexibil care comite ondulații.
Știri
Cavalerii Teoria eter
Acest Kornilov a scris pe pagina sa de pe rețeaua socială.
Potrivit lui Kornilov, atunci mesajul său a fost întâmpinată cu neîncredere.
Acum, Vladimir Kornilov a decis să se întoarcă la acest subiect, în legătură cu care se publică în fotografiile mele de pe Facebook misterioase israelienilor care au luat parte la masacrul de la Odessa.
Printre multele întrebări pe care Kornilov, a spus el, ar dori să obțină un răspuns, de exemplu, sunt după cum urmează:
„De ce au intrat accidental în Odesa cu echipament medical, mănuși de cauciuc, în cazul în care au știut dinainte că va fi rănit și ucis? Sau de ce acest luptător uitat brusc limba engleză, atunci când a dat seama că dosarul său?“.
apa lacurilor, mărilor și oceanelor prin lushariya --------- nordice roti spre m Lc - p-in-k-i, iar apa din polushariya sudic - ra - conductive dizolvată -sya- po- h asul săgeată - Obra-zuya- firma -Oral-furnica-ski-e-ovo-apă.
Principalul motiv pentru vârtejuri de rotație sunt vânt locale.
Cu cât viteza vântului este mai mare viteza de rotație a vîrtejuri și ca o consecință, mai mari vârtejuri forței centrifugale, contribuind astfel la creșterea nivelului apei mărilor și oceanelor.
Și cea mai mică forța centrifugă a vârtejuri, este mai scăzut nivelul apei mărilor și oceanelor.
O viteză de curgere pe perimetrul mărilor și oceanelor nu este același lucru peste tot și depinde de adâncimea coastei. În partea superficială a vitezei curenților de mare este crescut, iar în partea adâncă a mării este redusă.
fluctuațiile sezoniere ale nivelului apei ceas-tsya nu în jurul valorii de coasta mărilor și oceanelor-s, dar numai în acele coaste unde -mare viteza unghiulară a fluxurilor și a forței centrifuge, prin urmare, de mare a apei. (Centrifug forța F = v / r).
În zonele de coastă drepte, în cazul în care curenții nu au nici un nivel de apă cu viteză unghiulară nu crește.