Mikä on superneste? Voiko vedellä olla ylimääräisiä ominaisuuksia ominaislämpötilassa / paineessa?


Paras vastaus

Nestettä kutsutaan superfluidiksi kitkattoman virtauksen ja muun lämpötiloissa havaitun eksoottisen käyttäytymisen vuoksi lähellä absoluuttista nollaa (−273,15 ° C) ja epätavallinen käyttäytyminen johtuu kvanttimekaanisista vaikutuksista.

Supernesteen upein piirre on kyky virrata ilman näennäistä kitkaa niin pienien kapillaarien läpi, että tavallinen neste ei voi virtaus, koska sen viskositeetti kiinnittäisi sen. Muita supernesteessä havaittuja ilmiöitä ovat (a) kyky ylläpitää pysyviä virtauksia astiassa (kuten – jos asetat kupin, jossa neste kiertää ja palaat takaisin 10 minuuttia myöhemmin, neste on lakannut liikkumasta, koska atomit neste törmää toisiinsa ja hidastaa sitä. Mutta jos teit sen supernesteen kanssa ja palaat takaisin jopa miljoona vuotta myöhemmin, se kääntyisi silti ikään kuin sitä vain sekoitettaisiin); (b) ilmiö, jossa neste virtaa ilman ilmeistä kitkaa säiliön sivujen yli ja yli (kuten maito kiehuu) ja (c) lämmönjohtavuus on suurempi kuin parhaiden metallijohtimien.

Kaasut muuttuvat nestemäisiksi, kun ne jäähdytetään tietyn pisteen alapuolelle. Vetykaasu muuttuu nestemäiseksi, jos se jäähdytetään alle 33 K (-240 ° C), typpi alle 77 K (-196 ° C) happi alle 90 K (-183 ° C) ja niin edelleen. Mutta tietyt kaasut jatkuvat kaasuna jopa alimpiin lämpötiloihin. HELIUM on yksi tällainen kaasu, ja se muuttuu nesteeksi vain erittäin alhaisessa lämpötilassa 4,15 K (−269 ° C). Jäähdytettäessä edelleen – 2,17 kt (-271 ° C) kutsuttiin sitä ”s lambda-pisteeksi, tapahtuu huomattava asia, nesteen tiheys laskee ja nesteestä tulee nollaviskositeetti ”superneste”. Ylimääräinen neste syntyy heliumatomien kitkasta, joka on tiivistynyt mahdollisimman pieneen energiaan.

Kun suurin osa nesteistä jäähdytetään, nesteen atomien välinen pieni vetovoima alkaa lopulta voittaa lämpövärähtelyt, ja hiukkaset asettuvat säännölliseen järjestykseen, nimittäin kiinteään aineeseen. Mutta heliumiatomit ovat niin kevyitä ja vetävät heikosti toisiinsa, että vaikka tavalliset atomiliikkeet olisivatkin hiljainen, atomit heiluttavat nollapisteliikkeellä, kvanttiepävarmuusperiaatteen antamalla pienellä vauhdilla. Siksi ne eivät koskaan laskeudu kiinteään tilaan. Absoluuttisessa nollassa atomit pysähtyvät teoriassa kokonaan.

Helium ”Likviditeetti alhaisissa lämpötiloissa sallii sen suorittaa muunnoksen nimeltä Bose – Einstein kondensaatio – stat aineesta, jossa erilliset atomit tai subatomiset hiukkaset, jäähdytettynä lähes absoluuttiseen nollaan, yhdistyvät yhdeksi kvanttimekaaniseksi kokonaisuudeksi, jossa yksittäiset hiukkaset menevät päällekkäin, kunnes ne käyttäytyvät yhtenä isona hiukkasena. Yhtenäisesti toimivat atomit eivät enää käyttäydy yksittäisten atomien tapaan.

Vesi on neste paljon korkeammassa lämpötilassa ja jähmettyy jääksi jäähdyttäessä alle 273 K (0 ° C), joten vesi ei voi koskaan ole superneste.

superneste | fysiikka

Vastaa

Sähköpostiosoitettasi ei julkaista. Pakolliset kentät on merkitty *