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人类最早发现的超流体是接近绝对零度的

2022-01-24 22:56:07

  人类最早发现的超流体是接近绝对零度的液氦。

  氦单质在极低温度下由气态氦转变为液态氦。由于氦原子间的相互作用(范德华力)和原子质量都很小,很难液化,更难凝固。富同位素4He的气液相变曲线的临界温度和临界压强分别为5.20K和2.26大气压,一个标准大气压下的温度为4.215K.在常压下,温度从临界温度下降至绝对零度时,氦始终保持为液态,不会凝固,只有在大于25大气压时才出现固态。在2.18K时会有明显的性质改变,如获得超流性,被称作He II,来与普通的液氦(He I)区别开。

  氦在通常情况下为无色、无味的气体;熔点-272.2℃(25个大气压),沸点-268.785℃;密度0.1785克/升,临界温度-267.8℃,临界压力2.26大气压;水中溶解度8.61厘米³/千克水。氦是唯一不能在标准大气压下固化的物质。液态氦在温度下降至2.18K时(HeⅡ),性质发生突变,成为一种超流体,能沿容器壁向上流动,热传导性为铜的800倍;其比热容、表面张力、压缩性都是反常的。

  液氦在一个大气压下密度为0.125 g/mL。氦有两种天然同位素:氦3、氦4,自然界中存在的氦基本上全是氦4。

  普通液氦是一种很易流动的无色液体,其表面张力极小,折射率和气体差不多,因而不易看到它。液态4He包括性质不同的两个相,分别称为HeⅠ和HeⅡ,在两个相之间的转变温度处,液氦的密度、电容率和比热容均呈现反常的增大。两个液相HeⅠ和HeⅡ间的转变温度称为λ点,饱和蒸气压下的λ点为2.172K,压强增加时,λ点移向较低的温度,两个液相的相变曲线为一直线,称为λ线。

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