Convective heat transport in two-phase superfluid/vapor ⁴He system

• Опубліковано в: : Физика низких температур
• Дата: 2018
• Автори: Urban, P., Hanzelka, P., Vlček, I., Schmoranzer, D., Skrbek, L.
• Формат: Стаття
• Мова: Англійська
• Опубліковано: Фізико-технічний інститут низьких температур ім. Б.І. Вєркіна НАН України 2018
• Теми: Актуальні проблеми квантових рідин та кристалів
• Онлайн доступ: https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/176261
• Назва журналу: Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
• Цитувати: Convective heat transport in two-phase superfluid/vapor ⁴He system / P. Urban, P. Hanzelka, I. Vlček, D. Schmoranzer, L. Skrbek // Физика низких температур. — 2018. — Т. 44, № 10. — С. 1278-1284. — Бібліогр.: 19 назв. — англ.

We have recently shown that under certain cryogenic conditions heat can flow from a colder but constantly
 heated body to a hotter but constantly cooled body. Specifically, we have provided experimental evidence that
 heat flows through normal liquid and gaseous phases of ⁴He from the constantly heated, but cooler, bottom plate
 of a Rayleigh–Bénard convection cell to its hotter, but constantly cooled, top plate. Here we report results
 of a modified experiment, where the bottom normal liquid helium layer is replaced by superfluid ⁴He, providing,
 together with a superfluid film covering the entire cell interior, an effective thermal short-circuit. Applied heat
 input of order 1 W to the bottom plate results in simultaneous heating of the entire cell: this physical process can
 be viewed, at least approximately, as a series of subsequent equilibrium states, until upon reaching the superfluid
 transition the non-equilibrium processes described in our previous study [Proc. Nat. Acad. Sci. USA 110, 8036
 (2013)] are fully recovered. Нещодавно ми показали, що при певних кріогенних
 умовах тепло може надходити від тіла, яке є більш холодним, але постійно нагрівається, до тіла, яке є більш
 теплим, але постійно охолоджується. Зокрема, ми представили експериментальні дані, які свідчать про те, що
 тепло через нормальну рідку та газоподібну фази ⁴He
 передається від більш холодної нижньої пластини комірки Релея–Бенара, яка постійно нагрівається, до більш
 гарячої верхньої пластині цієї комірки, яка постійно
 охолоджується. Наведено результати модифікованого
 експерименту, в якому шар рідкого гелію замінюється
 надплинним ⁴He, що забезпечує, разом з надплинною
 поверхнею, що покриває всю внутрішню поверхню комірки, теплове коротке замикання. Прикладений тепловий потік близько 1 Вт на нижню пластину призводить до одночасного нагріву всієї комірки. Цей фізичний процес можна розглядати, принаймні приблизно,
 як ряд послідовних рівноважних станів, аж до досягнення надплинного переходу, нерівноважні процеси,
 які описані в нашому попередньому дослідженні [Proc.
 Nat. Acad. Sci. USA 110, 8036 (2013)], повністю відновлені. Недавно мы показали, что при определенных криогенных
 условиях тепло может поступать от более холодного, но постоянно нагреваемого тела, к более горячему, но постоянно
 охлаждаемому телу. В частности, мы представили экспериментальные данные, свидетельствующие о том, что тепло
 через нормальную жидкую и газообразную фазы ⁴He передается из постоянно нагреваемой, но более холодной нижней
 пластины конвективной ячейки Рэлея–Бенара, к более горячей, но постоянно охлаждаемой верхней пластине этой ячейки. Приведены результаты модифицированного эксперимента, в котором нижний нормальный слой жидкого гелия
 заменяется сверхтекучим
 ⁴He, обеспечивая вместе со сверхтекучей поверхностью, покрывающей всю внутреннюю поверхность ячейки, тепловое короткое замыкание. Приложенный тепловой поток порядка 1 Вт на нижнюю пластину
 приводит к одновременному нагреву всей ячейки. Этот физический процесс можно рассматривать, по крайней мере
 приблизительно, как ряд последовательных равновесных состояний, вплоть до достижений сверхтекучего перехода,
 неравновесные процессы, описанные в нашем предыдущем
 исследовании [Proc. Nat. Acad. Sci. USA 110, 8036 (2013)],
 полностью восстановлены.