Техника - молодёжи 1941-04, страница 24

Прочитав описание опыта с крошечной колбочкой, из которой непрерывной струей вытекал жидкий гелий, Арк-Синус повторил этот опыт. Он невольно вспомнил древнегреческий миф о бездонной бочке Данаид. Однако, в отличие от бездонной бочки, колбочка имела только одно отверстие. Пораженный доктор воскликнул: «Это чудо!» Но вскоре сообразил, что жидкий гелий вытекал и втекал одноврем

Связь между вязкостью и теплопроводностью наиболее ясна и наиболее точно установлена 'в газах. Она вытекает из основной характеристики газа — хаотически беспорядочного движения его молекул. При этом непрерывно сталкивающиеся между собой молекулы стремятся во всей массе газа иметь некоторую . одинаковую среднюю скорость.

Посмотрим, что будет, если мы заставим! " некоторый объем газа двигаться упорядоченным! образом. Пусть это будет движение струи газа, выдуваемой из трубочки. Беспорядочно двигающиеся во все стороны молекулы газа, окружающего такой поток, будут влетать в него и нарушать в нем направленное движение молекул. В свою очередь, молекулы из направленного потока также будут вырываться в окружающую среду и придавать беспорядочно движущимся

молекулам газа направленное движение. Так, направленное движение потока газа будет слой за слоем проникать в глубину массы газа, ослабевая при этом. Молекулы, имеющие направленную скорость, частично ее теряют. И, наоборот, молекулы, беспорядочно движущиеся, приобретают -эту направленную скорость. Происходит торможение одних молекул за счет того, что другие приобретают скорость. Вот такая передача движения и называется внутренним трением или вязкостью.

А теперь опять вызовем дополнительное движение молекул газа в каком-нибудь месте. Но на этот раз уже беспорядочное движение! Это очень легко сделать, нагрев газ. Повышение температуры увеличит среднюю скорость движения молекул. Тотчас начнется процесс выравнивания. Более «горячие», то есть более быстрые, молекулы будут, сталкиваясь с соседями, ускорять их движение, уменьшая при этом свою скорость. Этот .процесс последовательного выравнивания скоростей будет распространяться .все дальше и дальше от нагретого места. Такой процесс распространения тепла и называется теплопроводностью.

Точно так ₍же как вязкость, то есть передача упорядоченного движения от слоя к слою, так и теплопроводность, то есть передача (энергии из нагретого места от слоя к

слою, .есть следствие .структуры газа. Существование вязкости необходимо сопровождается теплопроводностью и наоборот.

В обычных жидкостях эта связь между вязкостью и теплопроводностью не так проста и очевидна, но нечто подобное должно существовать и в жидкости. Вязкая жидкость должна быть теплопроводной.

А гелий сделал два скачка одновременно, и оба в разные стороны!

Та же причина, которая вызывала в нем повышение до грандиозных размеров теплопроводности, вызывала и резкое падение вязкости — раз в десять, как нашли канадцы. Практически — до нуля, как установил Капица. -

Капица проверил канадские данные о вязкости гелия-II другим путем. Результат оказался поразительным. Выяснилось, что вязкость гелия-II по крайней мере в 10 тысяч раз ниже, чем в обычном жидком гелии-I. Эта формулировка так же осторожна, как и формулировка сверхпроводимости. По существу, вязкость гелия-II столь мала, что возникает вопрос, измерима ли она вообще.

После этих опытов парадокс приобрел предельную остроту: жидкость, не обладающая вязкостью, имеет огромную теплопроводность!

В нескольких лабораториях мира проверяли выводы Капицы. Эти выводы были полностью подтверждены.

Вязкость жидкости измеряют скоростью ее течения через капиллярные трубочки. Очевидно, что глицерин или масло будет течь по

Арк-Синус решил сравнить вязкость жидкого гелия и воды.. Он взял исследуемые вещества в одинаковом количестве и при одном и том же давлении. Зная, что вязкость жидкости измеряется скоростью ее протекания через капилляр, доктор проделал соответствующий опыт. Жидкий гелий, почти мгновенно пролился через трубку: он обладал сверхтекучестью. Но доктору пришлось ждать очень прежде чем одна капля •воды вытекла из капилляра. Произведя подсчеты, убедился, что вода из сосуда через капилляр будет вытекать 20 лет.

22