Rollin film

Helium II kommer att "krypa" längs ytor för att hitta sin egen nivå - efter en kort stund kommer nivåerna i de två behållarna att utjämnas. Rollin -filmen täcker även insidan av den större behållaren; om den inte var förseglad skulle helium II krypa ut och fly.

Det flytande heliumet är i superfluid fas. Så länge den förblir superflytande, kryper den upp på insidan av koppen som en tunn hinna. Den kommer ner på utsidan och bildar en droppe som faller ner i vätskan nedanför. Ytterligare en droppe kommer att bildas – och så vidare – tills koppen är tom.

En Rollin-film , uppkallad efter Bernard V. Rollin, är en 30 nm tjock flytande film av helium i helium II- tillstånd. Den uppvisar en "krypande" effekt som svar på ytor som sträcker sig förbi filmens nivå ( vågutbredning) . Helium II kan fly från alla icke-slutna behållare genom att krypa mot och så småningom avdunsta från kapillärer på 10 ⁻⁷ till 10 ⁻⁸ meter eller mer.

Rollin-filmer är involverade i fontäneffekten där superfluid helium läcker ut ur en behållare på ett fontänliknande sätt. De har hög värmeledningsförmåga .

Superfluidiska vätskors förmåga att korsa hinder som ligger på en högre nivå kallas ofta Onneseffekten, uppkallad efter Heike Kamerlingh Onnes . Onnes-effekten möjliggörs av kapillärkrafterna som dominerar gravitation och viskösa krafter.

Vågor som utbreder sig över en Rollin-film styrs av samma ekvation som gravitationsvågor i grunt vatten, men snarare än gravitationen är den återställande kraften van der Waals-kraften . Filmen lider av en förändring i kemisk potential när tjockleken varierar. Dessa vågor är kända som tredje ljud .

Filmens tjocklek

Filmens tjocklek kan beräknas av energibalansen. Betrakta ett element med liten vätskevolym $\Delta V$ som är beläget på en höjd $h$ från den fria ytan. Den potentiella energin på grund av gravitationskraften som verkar på vätskeelementet är ${\displaystyle \rho gh\Delta V} ,$ där $\rho$ är den totala densiteten och $g$ är gravitationsaccelerationen. Den kvantkinetiska energin per partikel är $\hbar ^{2}/(2ml^{2})$ , där $l$ är filmens tjocklek och $m$ är partikelns massa. Därför ges den kinetiska nettoenergin av $\hbar ^{2}f\rho \Delta V/(2m^{2}l^{2} )$ , där $f$ är andelen atomer som är Bose–Einstein-kondensat . Att minimera den totala energin med avseende på tjockleken ger oss värdet på tjockleken:

$$l={\frac {\hbar }{m}}{\sqrt {\frac {f}{2gh}}}.$$

Se även

• Andra ljudet

• Fairbank HA; Lane CT (oktober 1949). "Rollin Film priser i flytande helium". Fysisk granskning . 76 (8): 1209–1211. Bibcode : 1949PhRv...76.1209F . doi : 10.1103/PhysRev.76.1209 . {{ citera tidskrift }} : CS1 underhåll: flera namn: lista över författare ( länk )
• BV Rollin och F. Simon (1939). "Om "film"-fenomenet flytande helium II. Physica . 6 (2): 219–230. Bibcode : 1939Phy.....6..219R . doi : 10.1016/S0031-8914(39)80013-1 .
• David Goodstein (5 juli 1969). "Tredje ljudet och uppkomsten av superfluiditet i omättade heliumfilmer" ( PDF) . Fysisk granskning . 183 (1): 327–334. Bibcode : 1969PhRv..183..327G . doi : 10.1103/PhysRev.183.327 .

externa länkar

• Video av fastigheten i aktion
• Video: Liquid Helium, Superfluid: demonstrerar Lambdapunktsövergång/viskositetsparadox/tvåvätskemodell/fontäneffekt/Rollin-film/andra ljud ( Alfred Leitner, 1963, 38 min.)