КАПИ́ЦЫ СКАЧО́К ТЕМПЕРАТУ́РЫ
-
Рубрика: Физика
-
Скопировать библиографическую ссылку:
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.