КАПИ́ЦЫ СКАЧО́К ТЕМПЕРАТУ́РЫ

КАПИ́ЦЫ СКАЧО́К ТЕМПЕРАТУ́РЫ, яв­ле­ние в жид­ком ге­лии, со­стоя­щее в том, что при пе­ре­да­че те­п­ло­ты от твёр­до­го те­ла к жид­ко­му ге­лию (или об­рат­но) на гра­ни­це раз­де­ла воз­ни­ка­ет раз­ность темп-р $\Delta T$; от­кры­то П. Л. Ка­пи­цей в 1941. В даль­ней­шем бы­ло ус­та­нов­ле­но, что К. с. т. – об­щее фи­зич. яв­ле­ние при низ­ких темп-рах, воз­ни­каю­щее на гра­ни­це раз­де­ла лю­бых сред при на­ли­чии те­п­ло­во­го по­то­ка че­рез гра­ни­цу из од­ной сре­ды в дру­гую. Ска­чок темп-ры $\Delta T=R_\text{K}Q=AQ/T^3$, где $Q$ – плот­ность те­п­ло­во­го по­то­ка, $T$ – аб­со­лют­ная темп-ра. Ко­эф. $A$ за­ви­сит от уп­ру­го­сти на­хо­дя­щих­ся в кон­так­те ве­ществ и ха­рак­те­ра об­ра­бот­ки по­верх­но­сти твёр­до­го те­ла. Ве­ли­чи­на $R_\text{K}=A/T^3$ на­зы­ва­ет­ся со­про­тив­ле­ни­ем Ка­пи­цы или гра­нич­ным те­п­ло­вым со­про­тив­ле­ни­ем.

Экс­пе­ри­мен­таль­но ус­та­нов­ле­но, что на гра­ни­це ото­жжён­ная медь – жид­кий ⁴Не при $T=0,1$ К и $Q=10^{-4}$ Вт/м² ска­чок темп-ры $\Delta T=2,4 \cdot 10^{-3}$ К. Т. о., $R_\text{K}=2,4 \cdot 10^{-2}/T^3$ (м²· К/Вт). Для др. ме­тал­лов (при тех же ус­ло­ви­ях) ко­эф­фи­ци­ен­ты $R_\text{K}$ име­ют близ­кие зна­че­ния.

Тео­ре­ти­че­ски по­ка­за­но (И. М. Ха­лат­ни­ков, 1952), что при низ­ких темп-рах те­п­ло­об­мен ме­ж­ду жид­ко­стью и твёр­дым те­лом обу­слов­лен ис­пус­ка­ни­ем и по­гло­ще­ни­ем кван­тов зву­ко­вых ко­ле­ба­ний (фо­но­нов) на гра­ни­це раз­де­ла этих сред. Из-за силь­но­го раз­ли­чия аку­стич. со­про­тив­ле­ний твёр­до­го те­ла и жид­ко­сти (раз­ни­ца в ты­ся­чу раз) ко­эф. про­хо­ж­де­ния зву­ка из од­ной сре­ды в дру­гую ни­чтож­но мал: фо­но­ны бо­лее на­гре­то­го твёр­дого те­ла прак­ти­че­ски пол­но­стью от­ра­жа­ют­ся от гра­ни­цы. В ре­зуль­та­те это­го ме­ж­ду твёр­дым те­лом и жид­ко­стью воз­ни­ка­ет ко­неч­ная раз­ность темп-р. К. с. т. пре­пят­ст­ву­ет ох­ла­ж­де­нию тел до сверх­низ­ких темп-р, что ока­зы­ва­ет­ся су­ще­ст­вен­ным в реф­ри­же­ра­то­рах рас­тво­ре­ния ³Не в ⁴Не и сту­пе­нях ядер­но­го раз­маг­ни­чи­ва­ния (см. Маг­нит­ное ох­ла­ж­де­ние). Для умень­ше­ния К. с. т. пло­щадь те­п­ло­об­мен­ни­ков уве­ли­чи­ва­ют до со­тен квад­рат­ных мет­ров, из­го­тав­ли­вая их из бло­ков спе­чён­но­го суб­мик­рон­но­го ме­тал­лич. по­рош­ка.