گرانروی و ابرشاره‌ی هلیوم (Superfluid)

فلسفه‌ی علم، چیستی و نظریات محوری آن
۱۲ دی ۱۳۹۹
حسگرهای کوانتومی با ساختارهای نیتروژن تهی جا در الماس
۱۲ دی ۱۳۹۹

ارائه دهنده :  مهسا حاجیان (ورودی 98 کارشناسی فیزیک) 

الگوی جریان شاره ها به دو صورت لمینار و متلاطم می‌باشد . در جریان های لمینار مسیر حرکت ذرات سیال ، موازی ، مشخص و ثابت است. در جریان متلاطم سرعت حرکت سیال و همچنین فشار آن به طور نامنظم تغییر می‌کند. لمینار یا متلاطم بودن جریان یک سیال به عوامل زیادی مانند سرعت و ویسکوزیته شاره بستگی دارد. برای تشخیص نوع جریان یک شاره می‌توان از عدد رینولدز استفاده کرد. عدد رینولدز کمیت بدون یکای مهمی است که در مکانیک سیالات برای پیش‌بینی الگوی جریان از آن استفاده می‌شود. در اعداد رینولدز پایین تمایل جریان به داشتن الگویی آرام و لایه ای می باشد (لمینار)، در حالیکه در اعداد رینولدز بالا جریان به حالت متلاطم در می‌آید.

به هر جسمی که در شاره در حال حرکت باشد نیرویی از طرف شاره وارد می‌شود که به آن مقاومت شاره ی می‌گویند. این نیرو برای یک سیال لمینار درگ استوکس نام دارد و با فرمول محاسبه می‌شود. در این رابطه ثابت به موارد زیادی ازجمله ویسکوزیته (گرانروی) بستگی دارد . برای سیالات متلاطم و سرعت های بالا مقاومت شاره با فرمول   قابل محاسبه است . این فرمول مستقل از ویسکوزیته شاره است. همچنین در سرعت های بالاتر از سرعت صوت ، توان سرعت در فرمول تغییر می‌کند.

هلیوم ( ) در دما نزدیک به صفر کلوین ابر شاره می‌شود. به این معنا که گرانروی آن صفر شده و می‌تواند بدون اصطکاک جریان یابد. هلیوم در حالت ابر شاره خواص ویژه ای دارد . برای مثال هلیوم در این دما می‌تواند به سمت پتانسیل گرانشی بیشتر حرکت کند . مثال دیگر اینکه هلیوم در حالت ابرشاره، از میان ملکول های ظرف نگهدارنده عبور می‌کند، در حالی که هلیوم مایع در دماهای بالاتر از این ظرف خارج نمی‌شود. ( زیرا ظرف نگهدارنده ، به اندازه کافی چگال نیست و هلیوم در حالت ابرشاره می‌تواند از حفره های بسیار ریز آن عبور‌کند.)

بالا آمدن هلیوم در حالت ابرشاره و مقابله با نیروی گرانشی

۱) باقی ماندن هلیوم مایع در ظرف                  ۲) خروج هلیوم از ظرف در حالت ابرشارگی

 

حلقه‌ی چای و فیزیک ۳۰ آبان ۱۳۹۹

5 1 رأی مثبت
امتیاز این نوشته
اشتراک
اطلاع برای
guest
0 دیدگاه‌ها
Inline Feedbacks
مشاهده همه‌ی بازخوردها