O que é superfluido? A água pode mostrar propriedades de superfluido sob temperatura / pressão específica?


Melhor resposta

Um líquido é chamado de Superfluido por causa do fluxo sem atrito e outro comportamento exótico observado em temperaturas perto do zero absoluto (-273,15 ° C) e o comportamento incomum surge de efeitos da mecânica quântica.

A característica mais espetacular de um superfluido é a capacidade de fluir sem atrito aparente através de capilares tão pequenos que qualquer líquido comum não pode fluir como seria preso por sua viscosidade. Os outros fenômenos observados em um superfluido incluem (a) a capacidade de sustentar correntes persistentes em um recipiente (como – se você pousar um copo com um líquido circulando e voltar 10 minutos depois, o líquido parou de se mover porque os átomos no líquido colidem uns com os outros e diminuem a velocidade. Mas se você fizesse isso com um superfluido e voltasse mesmo um milhão de anos depois, ele ainda estaria girando como se tivesse acabado de ser mexido); (b) o fenômeno no qual o líquido flui sem atrito aparente para cima e sobre os lados de seu recipiente (como leite fervendo) e (c) uma condutividade térmica que é maior do que a dos melhores condutores metálicos.

Os gases se transformam em líquidos quando resfriados abaixo de um certo ponto. O gás hidrogênio torna-se líquido se resfriado abaixo de 33 K (-240 ° C), Nitrogênio abaixo de 77 K (-196 ° C) Oxigênio abaixo de 90 K (-183 ° C) e assim por diante. Mas certos gases persistem como gás mesmo nas temperaturas mais baixas. HELIUM é um desses gases e se transforma em líquido apenas em temperaturas extremamente baixas de 4,15 K (−269 ° C). Quando resfriado ainda mais – a 2,17 K (-271 ° C), é chamado de “s ponto lambda, ocorre uma coisa notável, a densidade do líquido cai e o líquido se torna um “superfluido” de viscosidade zero. A superfluidez surge da fricção dos átomos de hélio que se condensou na energia mais baixa possível.

Quando a maioria dos líquidos são resfriados, a leve atração entre os átomos no fluido finalmente começa a superar as vibrações de calor, e as partículas se acomodam em uma ordem regular, ou seja, um sólido. Mas os átomos de hélio são tão leves e fracamente atraídos uns pelos outros que mesmo quando os movimentos atômicos comuns aquietados, os átomos balançam com movimento de ponto zero, um ligeiro momento transmitido pelo princípio da incerteza quântica. Portanto, eles nunca se acomodam no estado sólido. No zero absoluto, os átomos teoricamente param de se mover completamente.

Hélio A liquidez em baixas temperaturas permite que ele realize uma transformação chamada condensação de Bose-Einstein – uma estatística e da matéria na qual átomos separados ou partículas subatômicas, resfriados a quase zero absoluto, se aglutinam em uma única entidade mecânica quântica, na qual partículas individuais se sobrepõem até se comportarem como uma grande partícula. Os átomos agindo em uníssono não se comportam mais como átomos individuais.

A água é um líquido a uma temperatura muito mais alta e se solidifica em gelo quando resfriada abaixo de 273 K (0 ° C), então não há como a água seja um superfluido.

superfluidez | física

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