película rodando

Película líquida de helio superfluido.

El helio II se "arrastrará" a lo largo de las superficies para encontrar su propio nivel; al poco tiempo, los niveles en los dos contenedores se igualarán. La película Rollin también cubre el interior del contenedor más grande; si no estuviera sellado, el helio II saldría sigilosamente y escaparía.

El helio líquido se encuentra en fase superfluida. Mientras permanezca superfluido, trepará por la pared interior del vaso formando una fina película. Baja por el exterior formando una gota que caerá al líquido de abajo. Se formará otra gota -y así sucesivamente- hasta vaciar el vaso.

Una película de Rollin , que lleva el nombre de Bernard V. Rollin, es unaPelícula líquida de helio de 30  nm de espesor en estado helio II . Exhibe un efecto de "arrastre" en respuesta a superficies que se extienden más allá del nivel de la película ( propagación de ondas ). El helio II puede escapar de cualquier recipiente no cerrado arrastrándose y eventualmente evaporándose desde los capilares de10 a 100  nm o más.

Las películas Rollin participan en el efecto fuente , en el que el helio superfluido se escapa de un recipiente en forma de fuente. Tienen alta conductividad térmica .

La capacidad de los líquidos superfluidos para atravesar obstáculos que se encuentran a un nivel superior se denomina a menudo efecto Onnes , en honor a Heike Kamerlingh Onnes . El efecto Onnes es posible gracias a las fuerzas capilares que dominan la gravedad y las fuerzas viscosas.

Las ondas que se propagan a través de una película de Rollin se rigen por la misma ecuación que las ondas de gravedad en aguas poco profundas, pero en lugar de la gravedad, la fuerza restauradora es la fuerza de van der Waals . La película sufre un cambio de potencial químico cuando varía el espesor. Estas ondas se conocen como tercer sonido .

Grosor de la película

El espesor de la película se puede calcular mediante el balance energético. Considere un elemento de pequeño volumen de fluido que está ubicado a una altura de la superficie libre. La energía potencial debida a la fuerza gravitacional que actúa sobre el elemento fluido es , donde es la densidad total y es la aceleración gravitacional. La energía cinética cuántica por partícula es , donde es el espesor de la película y es la masa de la partícula. Por lo tanto, la energía cinética neta viene dada por , donde es la fracción de átomos que son condensado de Bose-Einstein . Minimizar la energía total respecto al espesor nos proporciona el valor del espesor: ^[1] ${\displaystyle \Delta V}$ ${\displaystyle h}$ ${\displaystyle \rho gh\Delta V}$ ${\displaystyle \rho }$ ${\displaystyle g}$ ${\displaystyle \hbar ^{2}/(2ml^{2})}$ ${\displaystyle l}$ ${\displaystyle m}$ ${\displaystyle \hbar ^{2}f\rho \Delta V/(2m^{2}l^{2})}$ ${\displaystyle f}$

$${\displaystyle l={\frac {\hbar }{m}}{\sqrt {\frac {f}{2gh}}}.}$$

Ver también

• Sonido cero
• Segundo sonido

Referencias

1. Huang, K. (2017). Un universo superfluido. Científico mundial.

• Fairbank HA; Lane CT (octubre de 1949). "Tasas de película Rollin en helio líquido". Revisión física . 76 (8): 1209-1211. Código bibliográfico : 1949PhRv...76.1209F. doi : 10.1103/PhysRev.76.1209.{{cite journal}}: Mantenimiento CS1: varios nombres: lista de autores ( enlace )
• BV Rollin y F. Simon (1939). "Sobre el fenómeno de la" película "del helio líquido II". Física . 6 (2): 219–230. Código bibliográfico : 1939Phy.....6..219R. doi :10.1016/S0031-8914(39)80013-1.
• David Goodstein (5 de julio de 1969). "El tercer sonido y la aparición de la superfluidez en películas de helio insaturado" (PDF) . Revisión física . 183 (1): 327–334. Código bibliográfico : 1969PhRv..183..327G. doi : 10.1103/PhysRev.183.327.

enlaces externos

• Vídeo de la propiedad en acción.
• Vídeo: Helio líquido, superfluido: demostración de la transición del punto Lambda/paradoja de la viscosidad/modelo de dos fluidos/efecto de fuente/película de Rollin/segundo sonido (Alfred Leitner, 1963, 38 min.)