Представьте себе приятный солнечный день. Только-только наступило утро и вы с бутылкой для воды идёте на родник, купаясь в росе и радуясь прекрасному преломлению световых лучей в каплях. На роднике вы видите струйку чистейшей воды.
Вы размещаете бутылку таким образом, чтобы она могла наполняться водой и тут обнаруживаете, что вода не набирается, а вся вытекает через стенки насквозь! Ещё страшнее, что та вода, которая всё-таки осталась внутри, сама пытается выползать обратно, как живое существо.
Это больше похоже на сон с привкусом фильма Нечто. Но нет, это не кошмар. Просто вы пытаетесь набрать в бутылку сверхтекучий гелий, а для него не существует стенок. Как это работает с точки зрения физики и почему для некоторых жидкостей не существует стенок?
Вязкость жидкости
Жидкость - это одно из агрегатных состояний вещества, где частицы не имеют строго упорядочивания, но зато они сохраняют связь друг с другом. При этом сохраняется и объем, но формы нет. В виду того, что частицы связаны друг с другом в той или иной степени, у жидкости есть такое свойство, которое называется вязкостью. Представьте себе неокуб, который имеет не особенно сильное притяжение между звеньями, но позволяет шарикам всё-таки оставаться рядом друг с другом.
Попробуйте перемешать ложкой сгущенку и простую воду. Сгущенка более вязкая, поэтому она перемешивается с большим трудом. Это означает, что молекулярные связи в её структуре достаточно сильны, чтобы сопротивляться перемешиванию и перемещению слоёв внутри системы. Связи стараются "не отпустить одну частицу от другой". Ещё и сами частицы "трутся" друг о друга, формируя внутреннее трение. Это и есть базовая логика понятия "вязкость".
Что способствует проникновению жидкости в поры
Теперь вернемся к нашему примеру с бутылкой в самом начале.
Вспомните решето. Если попытаться набрать воду в решето, то она закономерно из него вытечет. Виноваты большие отверстия в сетке. Если же набрать воду в пластмассовый таз, то она останется в этом тазу. В чём разница?
Полезно рассмотреть этот процесс на молекулярном уровне и всё станет очевидно. Если посмотреть структуру пластика под микроскопом, то во многих случаях можно увидеть микро- поры. При этом жидкость, которую мы набрали в таз из такого материала, физически не сможет "пролезть" через микро-поры, наблюдаемые в пластике.
Молекула жидкости больше самой поры. Со стороны и на макроуровне мы видим это как герметичную емкость. Это примерно как просеивать через сито манку, а потом насыпать туда горох. Горох не пролезет через сито, хотя манка проходила. Тут горох - эквивалент крупных частиц жидкости в пластиковой ёмкости с порами, которые меньше частиц. Но это только верхушка айсберга. Ведь размер частицы в примере со сверхтекучим гелием не меняется и размер агрегатов тоже.
Что же, теперь возьмем решето, через которое легко прошла вода и заполним его сгущенкой. Те частички, которые и могли бы провалиться в большие отверстие, привязаны к окружающим. Эта масса с трудом протекает через сетку. Примерно как мастику переливать из банки в банку.
Очевидно, что чем выше вязкость, тем сложнее протащить жидкость через сито и наоборот. Внутренние связи будут мешать такой процедуре. Следовательно - даже если частичка жидкости может пролезть через пору, то ей это не позволит сделать существующее окружение.
Сверхтекучесть и сверхтекучий гелий
Мы обсуждали всё это не зря. Ключевое понятие - вязкость. Представьте себе, что возможно существование жидкости вовсе без вязкости!
Её поведение будет характеризоваться термином сверхтекучесть. Такая жидкость может появиться в лабораторных условиях или при повторении обозначенных физических параметров вне лаборатории, что теоретически может произойти где-то в космосе.
Пытливый читатель спросит: Как сверхтекучая жидкость может существовать вообще? Ведь по идее, её существование означает, что все связи между частицами полностью отсутствуют. Это будет уже не то агрегатное состояние.
Тут мы сталкиваемся с довольно сложной физической моделью, которая объясняется через квантовые механизмы взаимодействия. Причём, как такового полноценного объяснения процесса до сих пор не существует.
Нам нужно извлечь главное - отсутствие внутреннего трения не означает отсутствие взаимодействия и потерю связей между частицами. Нулевая вязкость не подразумевает, что жидкость обязательно распадётся на атомы. В дело вступят квантовые механизмы обмена и сохранят это вещество жидкостью.
Зато если сверхтекучая жидкость попадёт в обычную герметичную ёмкость, то она пройдёт через стенки насквозь. Примерно также, как и вода проходит через решето.
Секрет в том, что емкость, которую мы видим герметичной, на самом деле таковой не является. Она покрыта микропорами в том или ином количестве. Между частицами, из которых состоят стенки, всегда есть некоторое пустое пространство.
Жидкость с нулевой вязкостью отлично пройдёт через такие поры. Примерно так и ведёт себя сверхтекучий гелий.
Возможен и ещё один очень интересный вариант поведения. Если сверхтекучая материя вдруг и не сможет просочиться сквозь поры, то она поползёт по стенке. Для неё нет никакого трения и, поочередно притягиваясь всё к новым и новым точкам на поверхности ёмкости, частицы жидкости будут постепенно ползти по стенке, пока сосуд полностью не освободится.
Ну и что это за такой волшебный гелий?
Сверхтекучий гелий - это фазовое состояние одного из изотопов гелия, в котором он проявляет свойства жидкости с нулевой вязкостью. Следовательно, он течёт без трения по любой поверхности и протекает через любые поры и несплошности в поверхности. Фокус в том, что это вещество как раз-таки не разваливается на частицы при нулевой вязкости.
Ну и наверное закономерный вопрос: А только ли гелий может проявлять подобные свойства? Долгое время, ученые считали, что да. Но относительно недавно выяснилось, что и многие другие элементы при определенных условиях демонстрируют свойства сверхтекучести.
Напоследок по традиции приглашаю вас подписаться на Telegram-канал моего проекта, где вас ждёт ещё больше интересного по теме физики, материаловедения и осознания устройства материи.
Комментарии (112)
Tiriet
12.11.2023 16:04+56интересно. в бутылку набрать нельзя- он сквозь стенки вытекает, а на фотографии тигль с налитым в него сверхтекучим гелием привели. нет ли тут противоречия? ведь в тигль-то его набрали.... рассказы про микропоры в материале бутылки, через которые все вытечет- это тоже что-то антинаучное. поры есть далеко не во всех материалах, в стекле например- нет никаких пор. и межатомные расстояния там такие, что ни пара атомов сверххолодного гелия, ни одиночные атомы через эти расстояния не пролазят ни при какой вязкости. течет по поверхности без трения при нулевой вязкости? а трение как-то связано с вязкостью? если этот Ваш сверхтекучий гелий не взаимодействует с поверхностью (нет ни вязкости, ни трения)- то значит он ее и не смачивает, а значит никуда он по этой поверхности вверх ползти не может, потому что поверхностного натяжения у него нет, угла смачивания нет, а гравитация- есть. а если он с поверхностью все-таки взаимодействует- то тогда уже не только вязкость надо рассматривать. это я все к чему- статья производит впечатление какой-то безграмотной и местами откровенно ложной, куча формулировок, за которые на физфаке завалили бы на первом же зачете.
SagePtr
12.11.2023 16:04+1ведь в тигль-то его набрали
Например, набрали его в другом агрегатном состоянии, а потом охладили в самом тигле. По крайней мере, теоретически.
iggr63
12.11.2023 16:04+20Да все так и происходит. При измерениях при гелиевых температурах используется например сосуд Дьюара - заливной гелиевый криостат. Такой криостат состоит из двух вложенных стеклянных термосов - для жидких азота (внешний) и гелия (внутренний). После охлаждения азотом жидкий гелий переливается из транспортного танка (тоже сосуд Дьюара на 18,25,100 или больше литров) во внутренний термос через капиллярные трубки в вакуумированной оболочке. Чтобы получить температуры ниже точки кипения гелия 4.2 К пары гелия откачиваютя форвакуумным насосом. После прохождения лямбда-точки 2.17 К гелий перестает кипеть и становится свехтекучим и абсолютно прозрачным (бесцветная жидкость). Гелий действительно может ползти по стенке наверх и это явление использовалось в перевернутом криостате. В вышеописанное же гелий далеко не проползет из-за повышения температуры стенки по мере продвижения наверх, да и гравитация конечно присутствует. Такие криостаты можно изготовить в стеклодувной мастерской с хорошим вакуумным насосом и печью отжига. Более совершенные криостаты могут работать и без азотной рубашке.
Tiriet
12.11.2023 16:04+4а что помешает-то перелить его в сверхтекучем состоянии из одного сосуда в другой? это ж жидкость, особенная, но жидкость.
Вообще есть формально подходящий под "невозможно налить" вариант- если мы возьмем склянку со сверхтекучим гелием, и начнем из этой склянки гелий выливать в другую склянку- то падая он будет разгоняться, а попав в нижний сосуд нет никакой вязкости, которая могла бы его затормозить, и поэтому он будет разворачиваться (давление-то есть :-)) и сверхтекучая компонента без сопротивления будет течь прямо через втекающий в бутылку поток и вытекать из нее наружу (с той же скоростью, но в противоположном направлении), и мы будем видеть какое- странное гидродинамическое течение в бутылке, в которую будет втекать струя жидкости и одновременно вытекать другая, а в бутылке от этого не будет становиться больше. Однако, это я сочиняю этот пример, а не автор статьи, а так быть не должно- это он должен в статье обосновывать и объяснять свои утверждения, а не читатели в комментариях.
aspid-crazy
12.11.2023 16:04+2Не увидел в статье раскрытие вопроса поверхностного натяжения сверхтекучих жидкостей, хотя в моей голове он возник. Не раскроете Вы его подробнее, раз упомянули?
Tiriet
12.11.2023 16:04+34в статье не указано даже, что сверхтекучий гелий как бы представляет собой смесь двух фаз- нормальной жидкой фазы и сверхтекучей фазы. нормальная фаза- это просто жидкость, со всеми плюшками в виде вязкости, поверхностного натяжения, энтропии, классической теплопроводности (определяющейся распространением фононов), одной скорости звука (и вообще- одного звука- который есть распространение упругих волн). А вот сверхтекучая компонента- это квантовая штука- Ландау ввел операторы плотности и скорости, проквантовал их показал, что в такой квантовой системе при некоторых условиях невозможно плавное изменение скорости и плотности, только скачком, а это значит, что возможно существование течения с такой малой скоростью, что любая попытка изменить эту скорость должна привести к возникновению в жидкости возмущения (фонона- элементарной упругой волны, или ротона- элементарного вихревого течения) с ненулевой энергией, которую это возмущение должно забрать из энергии движения жидкости, ну и показал, что рождение такой квазичастицы вызывает отрицательную энергию движения- что невозможно, а значит, в такой жидкости вообще не могут родиться никакие возмущения потока. то есть, такой поток должен оставаться ламинарным. Если температура гелия отличная от нуля- то в нем существует некоторое количество фононов и ротонов (обусловленных температурой) но новых- опять же родиться не может. А потому в части потока возможно взаимодействие имеющихся фононов и ротонов и в этой части есть вязкость, а в части потока- фононов и ротонов нет и там отсутствует возможность передачи энергии между соседними потоками, то есть- отсутствует вязкость. Так вот вся фишка в том, что это все микроскопическое квантовое описание макроскопического поведения жидкости. В реальности нет никакой сверхтекучей компоненты и вязкой компоненты- есть один общий жидкий гелий, который ведет себя так, как будто в нем есть сверхтекучая компонента и вязкая компонента по отдельности. Он нормально смачивает поверхности- как обычная жидкость. но только растекание обычной жидкости по смачиваемой поверхности вязкое! она не может тонким слоем быстро растекаться- вязкость не дает. А жидкий гелий ниже 2,19К- может, потому что как только куда-то доползает вязкая смачивающая компонента- так тут же туда доползает и сверхтекучая, скорость смачивания резко возрастает. отсюда и вытекание из сосудов- толщина смачивающей пленки не ограничена скоростью поступления вязкой жидкости- то есть, если бы жидкость была нормальная- то поверхность сосуда смачилась тонким слоем жидкости (как керосином, например) и если с донышка что-то куда-то капнуло- то в том месте слой жидкости стал тоньше, скорость поступления жидкости к этому месту стала меньше, и ничего никуда не протекает. А в сверхтекучем состоянии весь сосуд смочен тонкой пленкой жидкого гелия (условно- обычного) через которую как через канал протекает сверхтекучая компонента. и капает и капает снизу, при этом постоянно поступая по этой же пленке в точку капания без затруднений. Правда, там есть нюанс- сверхтекучая компонента имеет нулевую температуру. А не-сверхтекучая- ненулевую. И потому получается, что из сосуда вытекает холодная часть гелия, а в сосуде остается теплая- в целом оставшийся гелий как будто нагревается и сверхтекучей части в нем становится меньше :-) (это экспериментальный факт). ну и естественно это все никак не мешает набирать эту отмороженную жижу в бутылки, банки, склянки и даже ладошки- это нормальная ненормальная жидкость из атомов, она не телепортируется сквозь стенки, не просачивается между другими атомами и не протекает через дефекты кристаллической решетки, просто иногда она ведет себя немножко не так, как ожидается.
Tiriet
12.11.2023 16:04+16да, еще забавный эффект, помогающий вытекать гелию из банки- в тонкой пленке когда с конца капает гелий- капают в теории обе компоненты- и свехтекучая с нулем кельвинов, и нормальная с ненулевой температурой, но поступает туда только сверхтекучая с нулевой температурой, поэтому дальний край тонкой пленки оказывается обеднен теплой вязкой фракцией, и обогащен сверхтекучей холодной. А значит, он становится холоднее основного объема! А значит, фононы из основной части объема к этому холодному концу бегут в большем объеме, чем от него, а этот поток фононов проявляется как градиент давления, направленный от теплой части к холодной части, то есть, работает как своего рода осмос в тонких пленках свехтекучего гелия, чем дополнительно ускоряет течение в такой пленке.
czz
12.11.2023 16:04+9Спасибо, ваши объяснения очень интересно читать, прямо новый мир открывается. В отличие от статьи :)
Tiriet
12.11.2023 16:04+1щас еще накину, уже философского: обратите внимание- через тонкий канал протекает сверхтекучая компонента с нулевой темепературой! а вязкая компонента с ненулевой температурой почти не протекает. берем банку жидкого гелия с температурой 1К, делаем в ней дырку и сливаем из нее половину с температурой 0К, в банке остается половина с температурой 2К. теперь делаем из этих двух банок тепловую машину, выравниваем температуры, и забираем часть энергии при этом. а потом сливаем жидкости в первую банку и снова откачиваем через тонкую дырку нулевую фракцию. в результате мы нарушаем второй закон термодинамики, потому что узкая дырка в банке с жидким сверхтекучим гелием- это Демон Максвелла, так-то.... пропускает холодных и не пропускает горячих, чертяка....
P.S. на самом деле не так очевидно- при околонулевой температуре энтропия становится не такой простой штукой, и надо аккуратно выкладки делать- нарушается там что-то или нет и возможно ли при таких низких температурах организовать тепловую машину- это вопрос не такой тривиальный.
ksbes
12.11.2023 16:04Второй закон термодинамики мы не нарушаем - т.к. затратили энергию на перекачку жидкостей. Немного нагрели и "потеряли" часть сверхпроводимой компоненты. Там всё сходится.
Т.е. при попытке сделать вечный двигатель второго рода - у вас просто гелий нагреется, вся сверхтекучесть кончится и двигатель остановится.Tiriet
12.11.2023 16:04расчеты нужны. по моим оценкам пока получается, что немножко нарушаем. мы разделяем горячую и холодную фракции за счет любой на перед заданной малой затраты энергии. я ставлю в горизонтальный цилиндр мелкопористый поршень, и любым бесконечно малым давлением сдвигаю его, фильтруя через этот цилиндр сверхтекучую нулевую компоненту за поршень и оставляя перед поршнем вязкую несверхтекучую теплую. и получаю бесплатное разделение горячей и холодной компонент- без затрат энергии.
ksbes
12.11.2023 16:04Бесконечно малое давление (сила) помноженное на бесконечно большое время фильтрации даст вполне конечную энергию.
Т.е. нельзя нарушить второй принцип термодинамики "немножечко" - у вас либо работает (пусть и сугубо теоретически) вечный двигатель второго рода, либо нет.
Идея -то сама по себе интересная и неплохая - но вот сможете ли вы замкнуть цикл и придумать на этом принципе тепловой двигатель, который пусть и бесконечно медленно, с бесконечно малой мощностью, но бесконечно долго работает?
Tiriet
12.11.2023 16:04второе начало запрещает мне охлаждать тело без затрат энергии. из этого следует невозможность вечного двигателя второго рода- который бы аревращал тепло в работу, остывал а потом забирал тепло из окружающей действительности и снова совершал работу. но я сейчас вечный двигатель пока и не строю. я пока собираюсь охлаждать газ без затрат энергии, а наоборот, с ее выделением. я пока про другое вообще.
ksbes
12.11.2023 16:04+1Вы не совсем корректно формулируете второй закон. Тело в тени Земли вполне себе охлаждается без затрат энергии.
Запрещено самопроизвольное перетекание тепла от холодного тела к горячему. Или же, равносильная формулировка, - запрещён вечный двигатель второго рода.
При этом, надо заметить, в законе идёт речь только о тепловом обмене - т.е., например, гравитационный разогрев сжимающегося облака газа или электромагнитный разогрев короны Солнца в тысячи раз второму закону не противоречат и не нарушают. На этом тепловую машину не построишь.Поэтому и к сугубо квантово/механическому разделению "горячей" и "холодной" фаз жидкого гелия второй закон надо применять очень осторожно.
В частности с пористым поршнем - если у нас, например, действует гравитация, то уровень "горячего гелия" будет расти - следовательно расти его потенциальная энергия. Т.е. работу надо будет производить.
А если гравитации нет, то вообще хз как жидкий гелий поведёт себя в невесомости. Скорее всего разделится поровну по обе стороны поршня и как вы поршень не двигайте - изменений температуры не произойдёт
rPman
12.11.2023 16:04-6Пожалуйста, пишите статьи и снимайте ролики, объясняете хорошо и интересно
не нужно писать мегаопусы на 100500 символов, коротких заметок более чем достаточноTiriet
12.11.2023 16:04+3"не говорите мне, что делать, и я не скажу Вам, куда идти" (с)
меня прикалывает писать "мегаопусы", а кинематограф- даже короткий метр, даже научно-популярный- это не мое. я графоман, а не кинодел.
orfelin
12.11.2023 16:04набирать эту отмороженную жижу в бутылки, банки, склянки и даже ладошки
сверхтекучий гелий протечет сквозь ладони человека или нет? :-)
Tiriet
12.11.2023 16:04+2сквозь ладони- нет, а между пальцами- еще как- вы даже не почувствуете гидродинамического сопротивления.
Kenya-West
12.11.2023 16:04+3Как и пальцев, видимо
Tiriet
12.11.2023 16:04эээх. такую игру слов испортил....
QDeathNick
12.11.2023 16:04Ну на пару секунд то можно без последствий сунуть палец?
Kurochkin
12.11.2023 16:04На пару секунд сунуть палец? Если жидкого гелия будет милилитров 200 - это скорее всего без кожи остаться.
johnfound
12.11.2023 16:04+1Возникает вопрос – а как если сосуд не смачивается жидким гелием? Выходит, что тогда никуда не потечет.
Kenya-West
12.11.2023 16:04+2Кстати, а работают ли гидрофобные/гелиефобные материалы на таких температурах?
yatanai
12.11.2023 16:04+1Недавно была статья, что учёные собрали "палец" чтоб потыкать в сверхтекучий гелий. Выводы те же что и описал @Tiriet. Тонкая одноатомная плёнка и остальное пространство без сопротивления.
Статья с хабра про "палец" (там тема не раскрывается, увы)
WASD1
12.11.2023 16:04+2Если бы всё в статье было правдой, то ёмкостей для перевозки газов под давлением не существовало бы (энергия связи там ещё меньше, чем в жидкости, а размер атома \ молекулы не больше).
Так что содержание поста не научпоп даже, а .... не знаю как назвать откровенно плохой научпоп? Анти-научпоп?ksbes
12.11.2023 16:04Ну вообще с водородом - который помельче гелия (протон - же) такая проблема есть: просачивается, зараза, сквозь кристаллическую решётку. Ещё и застревает в ней, охрупчая материалы. С гелием (обычным) - тоже, но в гораздо меньшей степени (и это не так опасно - только деньги утекают).
Сверхтекучесть здесь да, не причём. Статья ... плохая.johnfound
12.11.2023 16:04+1Водород плохо течет через изоляторы – потому что молекула у него большая и диффундируя через изоляторы она не распадается.
Наоборот, через металлы водород диффундирует в атомарном состоянии, а тогда размер атома действительно очень маленький. К тому же, в атомарном состоянии он реагирует с металлами химически. Из за этого появляется и хрупкость.
У Гелия молекулы как таковой нет и у него получается наоборот – через всякие полимеры он диффундирует прекрасно (На собственном опыте, иногда просто течет как из лейки), а через металлы очень слабо.
PereslavlFoto
12.11.2023 16:04+14Только-только наступило утро и вы с бутылкой для воды идёте на родник... Просто вы пытаетесь набрать в бутылку сверхтекучий гелий...
Вот где кошмар. В роднике течёт гелий. То есть температура родника чудовищно низка, а физики об этом покуда не извещены!
alexey_public
12.11.2023 16:04+15Просто в тексте не уточнили что родник бьёт на Плутоне.
ifap
12.11.2023 16:04+2И не уточнили, кто в этом роднике водится: лезущая из бутылки вода - еще
плотоядныецветочки!
acsent1
12.11.2023 16:04+4Так вот она какая живая вода из сказок
AlexeyPolunin
12.11.2023 16:04+10Это больше похоже на "ведьмин студень"
Earthsea
12.11.2023 16:04Не похоже. Во-первых, его можно было набрать в фарфоровый сосуд. Во-вторых, он не только просачивался сквозь любой другой материал, но и превращал его в себя.
AlexeyPolunin
12.11.2023 16:04-1Эта тоже не через все может просочится. Если размер поры меньше размера ее молекулы - то не просочится. Это кстати ответило мне на вопрос, почему вода не вытикает из сомкнутых ладоней. Я то все пытался понять, как любому человеку получается сомкнуть их так, чтоб там молекула воды не могла пройти - оказывается это и не требуется.
ifap
12.11.2023 16:04+11Только-только наступило четвертое за последний час утро и вы с бутылкой для воды идёте на гелиевый родник, купаясь в ртутной росе и радуясь прекрасному преломлению рентгеновских лучей в каплях жидкого цезия. На роднике вы видите струйку чистейшей воды, приветливо заглядывающей вам в глаза.
Вы размещаете бутылку таким образом, чтобы она могла наполняться водой и тут обнаруживаете, что вода не набирается, а вся вытекает через стенки насквозь! Ещё страшнее, что та вода, которая всё-таки осталась внутри, сама пытается выползать обратно, как живое существо.
Это больше похоже на сон с привкусом фильма Нечто. Но нет, это не кошмар.
Вы уверены? ;)
ABy
12.11.2023 16:04+6Это был совсем не тот Юпитер, который он привык наблюдать на телевизионном экране. Он ждал, что увидит планету по-новому, но только не такой! Он ждал, что будет брошен в ад аммиачного дождя, вонючих газов и оглушительного рева урагана. Он ждал клубящихся туч, непроницаемого тумана, зловещих вспышек чудовищных молний.
Но он не ждал, что хлещущий ливень превратится в легкую лиловатую дымку, тихо плывущую над розово-лиловым дерном. И он не мог бы даже вообразить, что змеящиеся молнии окажутся нежным сиянием, озаряющим многоцветные небеса.
Клиффорд Саймак - На Юпитере
askharitonov
12.11.2023 16:04+26Просто вы пытаетесь набрать в бутылку сверхтекучий гелий
Вспомнился диалог с почившего башорга, где «Сам топи урановый лом в ртути».
akhalat
12.11.2023 16:04+3Мда, не знал.
А ещё не в курсе, когда оригинальный bash.org загнулся и по какой причине? Цитаты по новым стандартам стали недостаточно политкоректными?
MaFrance351
12.11.2023 16:04+4Загнулся где-то в первой половине 2022 года. Примерно по тем же причинам, что Trainpix и Лурк. Автор сам его грохнул.
Aldrog
12.11.2023 16:04+3Оригинальный bash.org загнулся намного раньше (свежие цитаты публиковались с периодичностью в пару лет), а перестал открываться (в очередной раз) заметно позже, в Wayback Machine есть снепшоты от июня 2023.
MaFrance351
12.11.2023 16:04+1От этих же авторов были сайте ithappens.me и zadolba.li. Сейчас они тоже не открываются.
nin-jin
12.11.2023 16:04+11Инженер-материаловед забыл рассказать нам про мелкопористую керамику.
Ksoo
12.11.2023 16:04-3Выглядит что треснуло место примыкания дна к стеклу. Трещины пошли, через них и вытекает.
Tiriet
12.11.2023 16:04+1мелкопористая керамика- это одни сплошные трещины :-). просто ооооочень мелкие. через них обычная вода течет крайне медленно- годами вытекать будет. Поэтому, например, треснувший керамический стакан вполне себе держит чай и кофе, хотя и чуток подтекает- вязкость не дает воде быстро течь в капиллярных каналах трещины. Но сверхтекучая жидкость проходит через эти трещины как будто просто под действием силы гравитации- то есть, с существенно более высокой скоростью, что и показано на ролике- как только появилась сверхтекучая компонента- она сразу потекла через сверхмелкое "сито" в донышке.
GospodinKolhoznik
12.11.2023 16:04+3На всякий сверхтекучий гелий найдётся свой сверхнепротикаемый стакан. Просто его ещё не открыли.
PsihXMak
12.11.2023 16:04Мне всегда было интересно, что будет, если сверхтекучую жидкость капнуть на руку? Она просочится сквозь руку? Почувствует ли что ну будь человек при этом?
1dNDN
12.11.2023 16:04+4Полагаю, она нагреется и перестанет быть сверхтекучей. А рука замерзнет
AlexSpirit
12.11.2023 16:04+4Она даже не коснётся руки. Между рукой и каплей моментально образуется газовая подушка.
Vsevo10d
12.11.2023 16:04+6Да, сверху на тыльную сторону кисти лил себе жидкий азот неоднократно - испаряется и скатывается, не касаясь кожи. А вот в ладошку его наливать не надо ;)
etalonium
12.11.2023 16:04+6Очень поверхностная статья для такого интересного физического свойства. Не обозревается даже момент, при каких условиях наблюдается это физическое явление.
ЗЫ
Не могу понять, почему практически все видосы на ютубе о сверхтекучести гелия-2 и о свойствах сверхпроводимости за авторством советских экспериментаторов. Или это просто крайне закрытая тема и никто не хочет делится секретами?
Moog_Prodigy
12.11.2023 16:04Возможно, закрытая. Не знаю про сверхтекучесть и где она применяется, но что до сверхпроводников - это томографы, ускорители частиц - применяется везде вовсю, а инфы об этом крайне мало. Разве что про "открытия" типа LK-99 на весь мир шумиху поднимут, день-два и забыто уже всё. Советские ученые первыми обнаружили эти эффекты, ну это как с делением урана и радиоактивностью - сначала писались статьи по всему миру, мол энергия атома. А потом как отрубило все публикации - пошли военные разработки ЯО. Может и тут нечто подобное, только с уклоном не в военку а в технологии?
Pshir
12.11.2023 16:04+1Нет. Просто технология, которая применяется повсеместно, перестаёт быть хайповой. Причём иногда настолько перестаёт, что люди вообще перестают интересоваться, почему и как оно работает. Например, банальные линии электропередач. Ни в школах, ни в вузах не рассказывают, почему применение переменного тока в ЛЭП существенно уменьшает потери при передаче энергии. И фамилию Зоммерфельда вспоминают только в связи с квантовыми числами электронных волновых функций в атомах. Зато графен, чёрные дыры, тёмная энергия - это всё хайповые темы. Именно потому что не имеют никакого практического применения.
SergeyMax
12.11.2023 16:04+7Ни в школах, ни в вузах не рассказывают, почему применение переменного тока в ЛЭП существенно уменьшает потери при передаче энергии
Применение переменного тока в ЛЭП конечно существенно уменьшает потери при передаче энергии, но применение постоянного тока уменьшает потери ещё сильнее!
AlexSpirit
12.11.2023 16:04При передаче уменьшает, но преобразование AC-DC-AC увеличивает. Выигрыш получается только на очень протяженных линиях.
brotchen
12.11.2023 16:04Переменного или трехфазного? Потому что переменный по сравнению с постоянным непонятно как снижает потери: поверхностный эффект увеличивает активное потери напрямую, а индуктивное сопротивление - через перетоки реактивной мощности.
Трехфазный ток позволяет сэкономить на обратных проводах, не знаю, можно ли это как-то пересчитать в уменьшение потерь.
semennikov
12.11.2023 16:04Вообще то как раз переменный ток увеличивает потери, поэтому иногда когда надо передавать уж очень большие мощности на дальние дистанции делают как раз передачи на постоянном токе
dwdraugr
12.11.2023 16:04+1Почему же, по запросу Superfluidity много достаточно свежих видео. Скорее просто эксперименты недешёвые, а практическое применение пока сложно найти.
Frankenstine
12.11.2023 16:04+3Не могу понять, почему практически все видосы на ютубе о сверхтекучести гелия-2 и о свойствах сверхпроводимости за авторством советских экспериментаторов
Пробовали искать вместо "Сверхтекучесть" - "Superfluidity"? Результат сильно отличается :)
NTDD
12.11.2023 16:04Надо достичь примерно 2 Кельвинов. Это очень дорогое оборудование, криостаты + сам гелий в дьюарах недешёвый, на уровне нескольких тысяч долларов за дьюар, к которому ещё нужна инфраструктура. Всё это выходит за рамки экспериментов на коленке у ютьюберов. А дьюар потребуется, т.к. температура жидкого гелия 4 Кельвина и всё, что ниже - нужно получать дросселированием, т.к. прокачкой жидкого гелия, расход при этом высокий.
morz
12.11.2023 16:04+2Но относительно недавно выяснилось, что и многие другие элементы при определенных условиях демонстрируют свойства сверхтекучести.
А можно немного эту тему раскрыть? Например, какие именно элементы и тд
copist
12.11.2023 16:04+9Представьте себе неокуб
Представления не имею, как его представить (
Moog_Prodigy
12.11.2023 16:04Неокуб это не какая то фигня типа десятимерный куб, а банально горстка неодимовых магнитов, где они все в виде шариков. Из которой можно слепить и куб и пирамиду, и что угодно. Название же придумано маркетологами, да по видимому так и прижилось.
vkomen
12.11.2023 16:04+4Наверное, стоило добавить, что это проявление так называемых "макроскопических квантовых эффектов", коих несколько, и все интересны.
И уж точно стоило сказать, что именно за феноменологическое объяснение сверхтекучести гелия получил свою Нобелевку Лев Давидович Ландау, наш великий соотечественник.
IvanPetrof
12.11.2023 16:04+4Я как-то зимой взял в руки бутылку с жидкой водой, но перелить её не смог, т.к. пока я её переворачивал, вода в ней практически мгновенно замёрзла. (вода была в переохлаждённом жидком состоянии)
SpiderEkb
12.11.2023 16:04-4Вообще-то, просачивание сквозь стенки сосуда - это не про сверхтекучесть, а про диффузию.
Никогда не замечали что воздушный шарик (обычный надувной шарик), наполненный воздухом, долго не сдувается. А если его же наполнить гелием, то сдувается достаточно быстро.
У гелия очень высокий коэффициент диффузии за счет малого размера молекулы. На этом же основан принцип действия гелиевых течеискателей - проверка емкостей, трубопроводов на герметичность. Емкость (трубопровод) заполняется гелием под избыточным давлением, а далее газоанализатором ищется место утечки. Точно так же как ищется прокол в шине - накачали воздухом, погрузили в воду, смотрим где пузырьки пойдут.
semennikov
12.11.2023 16:04Это не совсем так, просто гелия в воздухе нет от слова совсем, и выделить его масс-спектрометром проще всего. Хотя конечно он не образовывает молекулы и тем самым его частицы очень малы- это просто атомы
ksbes
12.11.2023 16:04Просачивание сквозь стенки и просачивание сквозь (микро)трещены/зазоры в клапане/кране - это немного разные вещи. Гелий сквозь стенки разве что из надутого презерватива будет просачиваться - т.к. там поры есть. Из обычного шарика он утекает так же как и воздух - сквозь "клапан". Просто делает это быстрее за счёт более низкой вязкости.
johnfound
12.11.2023 16:04+1Гелий сквозь стенки разве что из надутого презерватива будет просачиваться
Ну, ну, однажды мы перепробовали более 20 видов пневматического шланга, пока не нашли такой, через который гелий не тек. Через все другие на давлениях порядка 5 бар он просто вытекал и загаживал все вокруг, а металлические нельзя было использовать из за ТЗ.
Yak52
12.11.2023 16:04+3Без упоминания имени Петра Капицы этот рассказ про сверхтекучий гелий будет неполным.
Glintvein
12.11.2023 16:04Автор не подвёл итоги
1) не понятно в чем держать этот самый текущий гений?
2) И чем это все может быть полезно?
Antas
12.11.2023 16:04>Между частицами, из которых состоят стенки, всегда есть некоторое пустое пространство. Жидкость с нулевой вязкостью отлично пройдёт через такие поры.
А пройдет ли она через поры, если молекулы жидкости крупнее этих пор?
Hairintd
12.11.2023 16:04Нужно использовать монокристаллический сосуд, и тогда гелий будет убегать только через верх
AllexIn
12.11.2023 16:04+2Статья просто мрак антинаучный. Надеюсь её заминусуют, а автора забанят.
Так ужасно рассказывать о науке - это постараться надо.
Автору медаль за дискредитацию научпопа.
torbasow
И вот на самом интересном месте!..
Ugli
телеграм-канал!
domix32
Эх, а раньше без "я пиарюсь" такое было нельзя.
Jury_78
Еще деньги в кошельке - очень текучие... :)
khacsam
Причём, текут они, будучи в твёрдом агрегатном состоянии))
PereslavlFoto
Известное ещё с Аристотеля наблюдение — утекли денежки-то! — подсказывает, что мы не всё знаем про агрегатное состояние денег. Можно предположить, что они одновременно находятся на границе твёрдого и жидкого состояний, меняя их незаметно для глаза.
khacsam
Квантовая запутанность?
Didimus
Деньги Шрёдингера
Kiridan
Квазижидкость.
isden
В электронном виде тоже подтекают, причем больше, чем в твердом.
alruk
А на карточке вообще не держаться
dimarikpro
tsya.ru
redpax
Помимо гелия-4, который является классическим примером сверхтекучего вещества, есть несколько других систем и материалов, в которых наблюдались сверхтекучие свойства:
Гелий-3: Этот изотоп гелия также проявляет сверхтекучесть, но при еще более низких температурах по сравнению с гелием-4.
Ультрахолодные атомные газы: Эксперименты с ультрахолодными газами, особенно с бозе-эйнштейновскими конденсатами (БЭК) из атомов, таких как рубидий и литий, показали сверхтекучие свойства.
Жидкие миксеры: Смеси квантовых жидкостей, такие как смеси разных изотопов гелия, также могут проявлять сверхтекучие свойства.
Твердотельные системы: В некоторых твердотельных системах, например в высокотемпературных сверхпроводниках, наблюдались явления, аналогичные сверхтекучести.
Фотонные газы: Недавние эксперименты показали, что даже фотонные газы могут образовывать своего рода сверхтекучее состояние.
RigidStyle
А вот интересно, где это можно применить, и где это в теории во вселенной может существовать? Ну например там в звездах потоки сверхтекучего чего то, удерживаемого только гравитацией и магнитными полями.
rPman
Это макроскопические проявления квантовых эффектов, дают кардинально новые свойства и поведение вещества.
Например Бозе-Эншейновский Конденсат, благодаря тому что молекулы буквально начинают занимать весь объем вещества, т.е. становятся безразмерными, позволят передавать информацию или энергию в квантовых компьютерах, и я не удивлюсь, если на сверхсветовой скорости (но из-за какого-нибудь вероятностного эффекта, итоговая скорость передачи информации не нарушит основы теории относительности)
Почти наверняка генерация звуковых колебаний в сверхтекучих жидкостях будет странной, позволит преодолеть какие-нибудь лимиты традиционных систем (и вообще гидродинамика у сверхтекучих жидкостей иная, например она двигается без сопротивления)
Tiriet
это одна из трактовок. с этими конденсатами очень не очень все ясно, и прямо вот так утверждать, что "молекулы занимают много объема"- не совсем корректно. НЯП, пока еще идут дебаты- как правильно понимать, что там наблюдается, в этих конденсатах.
CrashLogger
Этот эффект работает только при сверхнизких температурах, на доли градуса выше абсолютного нуля. Поэтому это должно быть очень холодное место, где-то вдали от звезд, куда не попадает свет.
unC0Rr
Есть ещё реликтовое излучение, так что таких холодных мест во вселенной нет.
CrashLogger
Где-нибудь в недрах астероида, дрейфующего в пространстве между галактиками
rogoz
Он не будет холоднее реликтового излучения.
AlexSpirit
Теоретически, например за счёт сублимации льда с поверхности, он может быть холоднее реликтового излучения. Но практически нет конечно.
isden
Читал еще вот про такой механизм, но сейчас сходу нашлись только около-научпоп статьи по теме:
https://www.techinsider.ru/science/292122-samoe-kholodnoe-mesto-vo-vselennoy/
https://myatom.ru/metromozg/kholod/
Tiriet
теоретические расчеты (некоторые) предсказывают существование сверхтекучего нейтронного вещества. И там должны тогда существовать потоки сверхтекучего чего-то, удерживаемого только гравитацией. только зачем оно нам, когда до ближайшей нейтронной звезды мы при нашей физике принципиально никогда не доберемся?
PrinceKorwin
Также есть теория, что темная материя также показывает сверхтекучесть
Tiriet
фотонные газы вроде бы ведь принципиально другие. в них нет звуковых волн, у них нет Больцмановской температуры, нет взаимодействия частиц газа друг с другом, принципиально нет вязкости, нет скорости потока. есть линк на почитать про "сверхтекучесть фотонного газа"?
Taus
Это теоретизирование на тему взаимодействия света с активной средой внутри резонатора. Здесь огромное поле для спекуляций на самые разные темы. А название - кликбейт.
Didimus
Кот это очень странный предмет, он только что был, и его уже нет! (с)