Капицы скачок температуры - явление в жидком гелии,
состоящее в том, что при передаче теплоты от твёрдого тела к жидкому
гелию (или обратно) на границе раздела возникает разность температур DT [1].
Открыто П. Л. Капицей в 1941. В дальнейшем было установлено, что К. с.
т.- общее физ. явление при низких темп-pax: он возникает на границе
раздела любых разнородных сред (из к-рых, по крайней мере, одна - диэлектрик) при наличии теплового потока через границу (из одной среды в другую).
Скачок температуры DT прямо пропорционален плотности теплового потока Q и обратно пропорционален Т3:
где коэф. А зависит от упругости находящихся в контакте веществ, а также от характера обработки поверхности твёрдого тела. Величина RК=А/T3 наз. сопротивлением Капицы или граничным тепловым сопротивлением.
На границе отожжённая медь - жидкий 4Не при Т=0,1 К и Q=10-4 Вт/м2 DT=2,4.10-3 К. Т. о., RK=2,4.10-2/Т3 (м2К/Вт). Для др. металлов (при тех же условиях) RK
имеет близкие значения.
Теоретически показано (И. М. Халатников, 1952), что при низких темп-pax
теплообмен между жидкостью и твёрдым телом осуществляется посредством
тепловых фононов ,а К. с. т. на границе возникает из-за сильного рассогласования импедансов акустических двух сред и малости критич. угла, в пределах к-рого фононы
проходят из гелия в твёрдое тело [2].
Из законов отражения и преломления звука и граничных условий И. М.
Халатниковым получено след. выражение для сопротивления Капицы на
границе 4Не - твёрдое тело:
Здесь r и D - плотности жидкого гелия и твёрдого тела, с и ct- скорость звука в гелии и скорость поперечного звука в твёрдом теле, F
- функция упругих констант сред (порядка единицы).
Экспериментально было установлено, что реальный теплообмен, особенно при
T@1-2 К, происходит значительно лучше, чем это следует из акустич.
теории. Так, напр., для границы медь - 4Не при T>1 К теоретич. значение А =RКTЗ=5.10-2 м2К4/Вт, в то время как эксперим. значения A@(0,5-5).10-3 м2К4/Вт.
Значит, разброс эксперим. данных для одного и того же материала
обусловлен сильной зависимостью сопротивления Капицы от состояния
поверхности твёрдого тела: поверхностных шероховатостей и дефектов
поверхностного слоя, окислов и слоев адсорбированного газа, механич.,
хим. и термич. обработки поверхности. Тепловое сопротивление меньше для
грязных, деформированных образцов с травленой и механически полированной
поверхностью, оно существенно возрастает при отжиге, а также при
очистке поверхности электрополировкой и ионной бомбардировкой (при
условии хранения образца до измерений в сверхвысоком вакууме). К. с. т. резко увеличивается на свежесколотых в жидком гелии поверхностях. От контактирующей жидкости (4Не, 3Не или их растворов) К. с. т. зависит слабо.
Температурная зависимость сопротивления Капицы вида RK~AT-3 со значением коэф. А,
близким к теоретическому для чистых металлов, хорошо выполняется при
очень низких темп-pax (от 20 мК до 0,1-0,2 К) [3]. В этой области температур
роль поверхностных дефектов ослабевает в связи с ростом длины волны тепловых фононов. Для технически чистых металлов и сплавов
кубическая зависимость проводимости Капицы от Т наблюдается в более широком температурном интервале от 20 мК до 0,8-0,9 К с меньшими А. При T>1 К как для чистых, так и для грязных образцов в основном также выполняется зависимость , однако коэф. А, как правило, становятся ещё меньше.
Отклонения от закона T3
обусловлены зависимостью коэф. прохождения фононов через границу
твёрдое тело - жидкость от частоты со. Так, для границы жидкий гелий -
твёрдый гелий (4Не) при Т<1 К коэф. прохождения тепловых фононов w~w2~Т2, откуда [4].
К. с. т. препятствует охлаждению тел до сверхнизких температур, что обычно сказывается в рефрижераторах растворения 3Не в 4Не и ступенях ядерного размагничивания (см. Kpuocmam, Магнитное охлаждение). Для уменьшения К. с. т. площадь теплообменников увеличивают до сотен м2, изготавливая их из блоков спечённого субмикронного металлич. порошка.
К. Н. Зиновьева
Когда тот или иной физик использует понятие "физический вакуум", он либо не понимает абсурдности этого термина, либо лукавит, являясь скрытым или явным приверженцем релятивистской идеологии.
Понять абсурдность этого понятия легче всего обратившись к истокам его возникновения. Рождено оно было Полем Дираком в 1930-х, когда стало ясно, что отрицание эфира в чистом виде, как это делал великий математик, но посредственный физик Анри Пуанкаре, уже нельзя. Слишком много фактов противоречит этому.
Для защиты релятивизма Поль Дирак ввел афизическое и алогичное понятие отрицательной энергии, а затем и существование "моря" двух компенсирующих друг друга энергий в вакууме - положительной и отрицательной, а также "моря" компенсирующих друг друга частиц - виртуальных (то есть кажущихся) электронов и позитронов в вакууме.
Однако такая постановка является внутренне противоречивой (виртуальные частицы ненаблюдаемы и их по произволу можно считать в одном случае отсутствующими, а в другом - присутствующими) и противоречащей релятивизму (то есть отрицанию эфира, так как при наличии таких частиц в вакууме релятивизм уже просто невозможен). Подробнее читайте в FAQ по эфирной физике.