液氦为什么会自动 从玻璃杯底部向上流
近年来,低温超导研究十分火热,某些物质在相当低的温度 下电子流动成为没有阻力的了,那么原子或分子流动是否也会没 有阻力呢?答案是肯定的,氦就是这样一种物质。
氦在常压下即使处于超低温的条件下,甚至绝对零摄氏度 时,也不凝固,仍然是自由流动的液体。氦在1234(5是开尔 文的符号,即过去习惯称呼的绝对温度的度)液化,进一步冷却 到3234,就会出现与我们通常习惯的经验完全不同的奇特现象, 即超流动性。例如,在一个直立的玻璃杯里装半杯液氦,在 3234时,液氦很快地自动沿杯内壁爬上来,越过杯口经杯外壁 流下去;与此相反的过程也会发生,把空口朝上的玻璃杯部分浸 入3234液氦中,液氦很快自动沿杯外壁流上来,越过杯口沿杯 内壁进入杯底,直到杯内外液面相平为止。温度越低,液氦超流 动性越强,当达到绝对零摄氏度时,恐怕就没有任何粘滞阻力 了。 更多:https://www.bmcx.com/
奇特现象不止于此,这种超流动液氦还不施力于任何物体。 例如,它从高压消防水龙带喷出来甚至连一个竖立的硬币也射不 倒,而是沿着硬币边缘自由流动,没有任何外力作用到硬币上。
关于低温下液氦没有粘滞阻力的超流动性原因,现在认为是 量子力学的简并效应所致。从量子力学的角度来看,氦原子的自 旋量子数为零,任何自旋为零的粒子都能处于相同的量子态,具 有相同的能量,并且遵守玻色—爱因斯坦统计法则,所有处于超 流态的氦原子都处于基态。如果这种氦原子粘滞性不为零,即彼 此有粘滞阻力,那它们就必须跃迁到激发能态,可是这时没有能 量提供给它们跃迁。所以各个氦原子的运动互不影响、互不限 制,它们既能附于容器壁上,也能自由流动,甚至可以通过氦气 分子(实际是氦原子)也通不过的微小夹缝或细微小孔。
氦在常压下即使处于超低温的条件下,甚至绝对零摄氏度 时,也不凝固,仍然是自由流动的液体。氦在1234(5是开尔 文的符号,即过去习惯称呼的绝对温度的度)液化,进一步冷却 到3234,就会出现与我们通常习惯的经验完全不同的奇特现象, 即超流动性。例如,在一个直立的玻璃杯里装半杯液氦,在 3234时,液氦很快地自动沿杯内壁爬上来,越过杯口经杯外壁 流下去;与此相反的过程也会发生,把空口朝上的玻璃杯部分浸 入3234液氦中,液氦很快自动沿杯外壁流上来,越过杯口沿杯 内壁进入杯底,直到杯内外液面相平为止。温度越低,液氦超流 动性越强,当达到绝对零摄氏度时,恐怕就没有任何粘滞阻力 了。 更多:https://www.bmcx.com/
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