Релаксация температуры и концентрации в сверхтекучих растворах 3Не-4Не. Эффективная теплопроводность

Анотація

В интервале температур 100-500 мК проведены исследования релаксации температуры и концентрации сверхтекучего раствора ³Не-⁴Не с исходной молярной концентрацией 9,8% ³Не при различных величинах теплового потока. Показано, что кинетика изменения температуры жидкости может быть аппроксимирована экспоненциальной функцией, а полученные постоянные времени слабо зависят от температуры. Процессы релаксации концентрации аналогичны процессам релаксации температуры лишь в области однофазного раствора, а ниже температуры расслоения изменение концентрации со временем носит немонотонный характер и может быть описано суперпозицией двух экспоненциальных функций. Такое кинетическое поведение раствора объясняется в рамках простой модели, иллюстрирующей распределение концентрации по высоте ячейки в разные моменты времени после включения теплового потока. В этом случае релаксация концентрации разбавленной фазы состоит из двух процессов - роста концентрации за счет участия ³Не в нормальном движении и уменьшения концентрации вследствие образования и роста концентрированной фазы. Полученные данные о временах релаксации используются для определения эффективной теплопроводности раствора, которая согласуется с расчетом в рамках кинетической теории фонон-примесной системы сверхтекучих растворов.