Большая советсткая энциклопедия Капицы скачок температуры

Капицы скачок температуры

Капицы скачок температуры, открытое П. Л. Капицей (1941) явление в сверхтекучем жидком гелии, состоящее в том, что при передаче теплоты от твёрдого тела к жидкому гелию на границе раздела возникает разность температур. В дальнейшем было установлено, что К. с. т. — общее физическое явление при низких температурах: он возникает на границе раздела любых сред при наличии теплового потока из одной среды в другую. Скачок температуры

где — плотность теплового потока, Т — температура, коэффициент А зависит от упругости находящихся в контакте веществ.

Экспериментально установлено, что на границе свинец — сверхтекучий гелий при температуре Т =1,3 К и плотности стационарного теплового потока = 10 втlм² скачок температуры DТ = 0,011 К. Т. о., R = 1,1^.10^-3 м^2. град/вт, а коэффициент А = 2,4^.10^-3 м^2. град⁴/вт. Для др. металлов (при тех же условиях и одинаковой обработке поверхности) коэффициент R имеет близкие значения.

Величину R, а также само открытое Капицей явление в научной литературе часто называют тепловым сопротивлением границы или пристенным тепловым сопротивлением.

Теоретически показано (И. М. Халатников, 1952), что при низких температурах теплообмен между жидкостью и твёрдым телом обусловлен испусканием и поглощением квантов звука (фононов)на границе раздела этих сред. Из-за сильного различия акустических сопротивлений твёрдого тела и жидкости (разница в тысячу раз, см. Сопротивление акустическое) коэффициент прохождения звука из одной среды в другую ничтожно мал: фононы более нагретого твёрдого тела практически полностью отражаются от границы. В результате этого между твёрдым телом и жидкостью возникает конечная разность температур — К. с. т., он является главным препятствием для охлаждения тел до сверхнизких температур.

Лит.: Капица П. Л., Исследование механизма теплопередачи в гелии II. "Журнал экспериментальной и теоретической физики", 1941, т. 11, в. 1, с. 1; Халатников И. М., Теплообмен между твердым телом и гелием II, там же, 1952, т. 22, в. 6, с. 687.

К. Н. Зиновьева.