Релаксация температуры и концентрации в сверхтекучих растворах ³Не–⁴Не. Эффективная теплопроводность

• Published in: Физика низких температур
• Date: 2004
• Main Authors: Задорожко, А.А., Калько, Т.В., Немченко, К.Э., Рудавский, Э.Я., Чаговец, В.К., Шешин, Г.А.
• Format: Article
• Language: Russian
• Published: Фізико-технічний інститут низьких температур ім. Б.І. Вєркіна НАН України 2004
• Subjects: Квантовые жидкости и квантовые кpисталлы
• Online Access: https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/119440
• Journal Title: Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
• Cite this: Релаксация температуры и концентрации в сверхтекучих растворах ³Не–⁴Не. Эффективная теплопроводность / А.А. Задорожко, Т.В. Калько, К.Э. Немченко Э.Я. Рудавский, В.К. Чаговец, Г.А. Шешин // Физика низких температур. — 2004. — Т. 30, № 2. — С. 169-176. — Бібліогр.: 16 назв. — рос.

В интервале температур 100–500 мК проведены исследования релаксации температуры и
 концентрации сверхтекучего раствора ³He–⁴He с исходной молярной концентрацией 9,8% 3Не
 при различных величинах теплового потока. Показано, что кинетика изменения температуры
 жидкости может быть аппроксимирована экспоненциальной функцией, а полученные постоянные
 времени слабо зависят от температуры. Процессы релаксации концентрации аналогичны
 процессам релаксации температуры лишь в области однофазного раствора, а ниже температуры
 расслоения изменение концентрации со временем носит немонотонный характер и может
 быть описано суперпозицией двух экспоненциальных функций. Такое кинетическое поведение
 раствора объясняется в рамках простой модели, иллюстрирующей распределение концентрации
 по высоте ячейки в разные моменты времени после включения теплового потока. В этом
 случае релаксация концентрации разбавленной фазы состоит из двух процессов — роста концентрации
 за счет участия ³He в нормальном движении и уменьшения концентрации вследствие
 образования и роста концентрированной фазы. Полученные данные о временах релаксации
 используются для определения эффективной теплопроводности раствора, которая согласуется
 с расчетом в рамках кинетической теории фонон-примесной системы сверхтекучих растворов. В інтервалі температур 100–500 мК проведено дослідження релаксації температури і концентрац
 ії надплинного розчину ³He–⁴He з вихідною молярною концентрацією 9,8% 3Не при
 різних величинах теплового потоку. Показано, що кінетика зміни температури рідини може
 бути апроксимована експоненціальною функцією, а отримані постійні часу слабко залежать від
 температури. Процеси релаксації концентрації аналогічні процесам релаксації температури
 лише в області однофазного розчину, а нижче температури розшарування зміна концентрації
 згодом носить немонотонний характер і може бути описана суперпозицією двох експоненц
 іальних функцій. Таке кінетичне поводження розчину пояснюється у рамках простої модел
 і, що ілюструє розподіл концентрації по висоті комірки в різні моменти часу після включення
 теплового потоку. У цьому випадку релаксація концентрації розбавленої фази склада
 ється з двох процесів — росту концентрації за рахунок участі ³He в нормальному русі і зменшення
 концентрації внаслідок утворення і росту концентрованої фази. Отримані дані про часи
 релаксації використовуються для визначення ефективної теплопровідності розчину, що погоджу
 ється з розрахунком у рамках кінетичної теорії фонон-домішкової системи надплинних розчинів. The relaxation of temperature and concentration
 is investigated in superfluid ³He–⁴He mixtures
 with initial molar concentration 9.8% 3Не
 at various thermal flows in the temperature range
 100–500 mK. It is shown that the kinetics of
 temperature change in the liquid can be described
 by an exponential function and the time constants
 obtained have a weak temperature dependence.
 The relaxation of concentration is similar to
 that of temperature only in the single-phase mixture.
 Below the separation temperature, the
 change of concentration with time is non-monotonous
 and can be described by a superposition
 of two exponential functions. This kinetic
 behavior of the mixture is explained in the
 framework of the simple model for distribution
 of concentration as a function of cell height at
 different instants of time after switching on the
 thermal flow. It is shown that the relaxation of
 concentration in the diluted phase consists of
 two processes: the growth of concentration due
 to the involvement of the impuritons ³He in the
 normal motion and the decrease of concentration
 due to the formation and growth of the concentrated
 phase. The time relaxation data obtained
 are used to estimate the effective thermal conductivity
 of the mixture. The data are in reasonable
 agreement with the results of the
 phonon-impuriton theory of superfluid mixtures.