Supravodivosť a supratekutosť

1. Supravodivosť a supratekutosť Stanislav Hrivňak, 4.D

2. Fyzika nízkych teplôt • začiatkom 20.stor. prudký rozmach tejto časti fyziky • skvapalnenie He, ale problémy ohľadom jeho prevedenia do tuhej fázy • V samotnej prírode je najnižšia teplota 3 K – teplota reliktného žiarenia • Zavedenie absolútnej nuly • Kvantové javy sa prejavujú oveľa výraznejšie pri nižších teplotách

3. Supravodivosť • Rôzne teórie zmeny odporu s teplotou • Objavil Hans Kamerlingh–Onnes, 1911 • Je to veľmi nízka rezistivita – rádovo 10-25 W.m, pričom napr. meď pri danej teplote ~10-12W.m • kritická teplota Tc – teplota, pri ktorej prechádza látka z normálneho do supravodivého stavu. (0,5 K – 20 K)

5. Možnosť nekonečného prúdu • Nie všetky prvky sú supravodivé (Ag, Au, Pt, Fe...) • Postupným polstoročným výskumom objavené keramické supravodiče (vysoko tepelné) • Hg 0.8Tl0.2Ba2Ca2Cu3O8.33 –- hodnota Tc = 138 K • Momentálne pokusy o vynájdenie „izbových“ supravodičov

6. Meissnerov – Ochsenfeldov jav Každý čakal, že supravodič ochladený na Tc bude ideálny vodič, ale nie je to tak! Supravodič je ideálne diamagnetikum!

7. – Pri vložení do magnetického poľa sa na povrchu vytvoria indukované prúdy, ktoré bránia poľu vniknúť do látky.– Takto vznikne odpudivá magnetická sila, ktorá, môže kompenzovať gravitačnú – vznášajúce sa vlaky

8. Podstata javu Dokázal sa vznik tzv. Cooperových párov Potreba prekonania obrovskej odpudivej sily medzi elektrónmi Spôsobuje to elektrón-fotónová interakcia Dynamická interakcia medzi elektrónmi a iónmi kryštáluspôsobí priblíženie sa elektrónov na istú vzdialenosť, pri ktorej sú sily medzi nimi príťažlivé! (v dôsledku interferenčných javov)

9. – vytvorí sa viazaný stav elektrónov, ktorý je energeticky výhodnejší ako 2 samostatné elektróny– normálny stav tak ostane nestabilný– rozdiel energií predstavuje väzbová energia

10. Vplyv magnetického poľa • Magnetické pole rozrušuje supravodivosť, a to dokonca aj vlastné indukované pole! • Existuje závislosť medzi hmotnosťou a kritickou teplotou v izotopoch prvkov • Pre každú látku existuje pri danej teplote istá medzná Bc vonkajšieho poľa, ktoré spôsobí prechod od supravodivosti do normálneho stavu • Platí vzťah:

11. Supravodiče 1. typu – takmer všetky prvky • Nízka hodnota Bc, preto v praxi nepoužiteľné • Supravodiče 2. typu – zlúčeniny a zliatiny • Vysoké hodnoty Bc, ale indukčné čiary sčasti prenikajú do látky a taktiež nie sú úplne bezstratové – pre Lorentzovu silu

12. Supratekutosť • V 30.rokoch Pjotr Kapica zistil,že kvapalné hélium preteká aj malými pórmi bez akéhokoľvek trenia • Bola zatiaľ pozorovaná iba pri izotopoch hélia 3He a 4He pri teplotách nižších ako 2,17 K (bod lambda) • Sú indície, že aj neutrónové hviezdy sú tvorené supravodivým kondenzátom.

14. Vlastnosti • Pre teploty nižšie ako 2,17 K sa viskozita látky náhle zmenší asi miliónkrát. • 3He, ktorého je v atmosfére asi miliónkrát menej, má kritickú teplotu 2,6. 10-3 K • Látka sa vtedy chová ako zmes viskóznej a supratekutej zložky – dvojkvapalinový model • Vysvetlenie: je zložité, vychádza z kvantovej fyziky

15. – závislosť „c“ od T v okolí Tλ– v lambda bode sa entropia blíži k nule – ako je to možné? – no, kvantovka, predsa