Гелий привлекает физиков, работающих в области низких температур, с двух точек зрения: как газ, позволяющий осуществить самый низкий температурный цикл, и как жидкость, обладающая исключительными, только ей одной присущими свойствами.
Книга Кеезома, известного исследователя в области низках температур, одного из руководителей Лейденской лаборатории, заключает в себе громадный материал, накопленный многими десятками и сотнями исследователей, изучавших самые разнообразные свойства гелия.
В книге Кеезома систематически и чрезвычайно подробно рассматривается весь комплекс вопросов, связанных с гелием.
Книга открывается главой, в которой рассказана история открытия гелия, описаны его распространенность и содержание на земле, его выделение и-промышленные применения. Главы II; VI и VII посвящены физическим свойствам и характеристик кам гелия в газообразном, жидком и твердом состояниях, причем описание свойств гелия сопровождается описанием методов измерения, применяемой аппаратуры, разнообразных наблюденных эффектов и т. д. Методы ожижения гелия и техника работы с жидким гелием выделены в отдельную главу— III. Подробно рассмотрены диаграмма состояния гелия (гл. IV) и фазовые переходы второго рода, наблюдающиеся в жидком гелии (гл. V).
Следует отметить, что автор в ходе изложения уделяет много внимания технике эксперимента с гелием, и особенно при низких температурах, что имеет общее значение для всех низкотемпературных исследований.
В течение полутора десятков лет исследования в области низких температур и, в частности, исследование самого гелиа ? были практически сосредоточены в руках голландских физиков. Этому способствовало то обстоятельство, что установленная <
ОГЛАВЛЕНИЕ
О* _ из д ател ьс тва ...................... /5
Из предисловия автора ........ ..... . . 8
4У к'а з а т е л ь общей литератур1 ы . ......... 9
'Физические постоянные ..... .......... 10
Глава I. Открытие, распространенность, получение и промыш-
ленное применение геиия .............. 11
§11. Открытие гелия . . . . ............. ... 11
Открытие гелия на Солнце (11). Открытие гелия на Зем -iv ., ле (14)ь Открытие гелия в родниковых газах (15). Открытие
гелия в атмосфере (15).
' § 2. Распространенность гелия . . . ............. 16
, , Гелий на небесных телах (16). Общее содержание гелия
s. "• * на Земле (17). Содержание гелия в земной атмосфере (17). Содержание гелия в газах, выделяющихся из земной коры (18). Содержание гелия в минералах (19). Теория происхождения гелия в природных газах (19). Изотопический состав (21).
§ 3. Получение, гелия .................... 23
Получение гелия из минералов (23). Получение гелия , из 'воздуха (23). Получение гелия из природных га-< '8рв (24); Некоторые соображения (26).
§ 4. Промышленное применение гелия ........... 27
Применение гелия в воздухоплавании (27). Применение гелия против кессонной болезни (23). Применение гелия для терапевтических целей (30). Применение гелия для различных целей (30).
Литература к главе I ...... .............. 30
Глава II. Газообразный гелий и . . ............. 34
§ 1. Нормальная плотность, атомный вес .......... 34
Нормальная плотность (34). Атомный вес (35) .
§ 2. Изотермы .... ....... ............ 3|
Общие замечания (35). Измерения, произведенные в Лей-дене (38). Измерения, произведенные в Берлине (47). ' Измерения, произведенные в Англии (52). Измерения, произведенные в Америке (52). Работы последнего времени (55). Окончательно принятые значения второго и третьего вириальных коэфйциентов (56). Теория (57). Изотермы смесей гелия с другими газами (70).
|*-3. Гелиевая термометрии ;, , . . . : . . , ... .,. . ... 74
.х- Введение (74). Соотношение между шкалой газового термометра и термодинамической шкалой (75). Определение од (77). Шкала 'нормального гелиевого термометра (83). Поправки при переходе от цельсиеяой шкалы гелиевого термометра к термодинамической шкале (83). Гелиевый термометр как-стандартный термометр (88). Гелиевый термометр с постоянным давлением (90). Экспериментальный материал (90). § 4. Эффект Джоуля-Томеона ............... 98
Методика и результаты (98). Подсчеты значения дифференциального эффекта Джоуля-Томсона (104). Опредеяе-• ние точки плавления льДа по шкале Кельвина (105). Определение сил межмолекулярного взаимодействия (106). Эффект Джоуля-Томеона в смесях телия с другими газами (107).
§ 5. Теплоемкость. Скорость звука ,........... НО
Теоретические значения и формулы (110). Экспериментальные методы и аппаратура (ИЗ). Экспериментальные результаты (115).
§ 6. Явления переноса.................. 119-
Теплопроводность (119). Вязкость (122). Диффузия (127). Термодиффувия (129). Сравнение с современной теорией (130). Соотношение между теплопроводностью и вязкостью (132).
§ 7. Явления в разреженном газе . . . .......... 133
Общее рассмотрение (133). Теплопроводность в разреженном газе. Коэфициент аккомодации (136): Вязкость разреженного газа (139). Термомолекулярные разности давлений (142).
§ 8. Растворимость, сорбция, диффузия через твердые вещества........................ 149-
Растворимость (149). Сорбция (151). Диффузия через твердые вещества (155).
§ 9. Оптические свойства . '..............- • 158^
Показатель преломления и дисперсия (158). Рассеяние видимого и ультрафиолетового света газообразным гелием (161)
§ 10. Электрические и магнитные -свойства......... 162'
Диэлектрчиеская постоянная (162). Магнитная восприимчивость (163)
§ 11. Акустические явления................ 1&6-т
Скорость звука (166). Поглощение звука (166). Литература к главе II................... 169>
в а III. Жидкий и твердый гелии............. 177'
§ 1. Попытки ожижения гелия............... I?7
Попытки ожижения гелия до Камерлинг Оннеса (177). Попытки определить точку кипения или критическую
' температуру гелия (177). Опыты Камерлинг Оннеса
.-'..,' с расширением гелия (178).
§ 2. Ожижение с помощью эффекта Джоуяя-Томсона. . . . 179" Первое ожижение, осуществленное Камер, динг Онне-сом (179}.
Более поздние лейденские гелиевые ожижители (181). Гелиевые ожижители Мак Леннана и Джиока (183). Ожижитель МейсСнера (183). Малый гелиевый ожижитель (184).
§ 3. Десорбциошшй метод Симона.....'........ II
§ 4. Экспансионный метод Симона............. 1'
§ 5. .Гелиевый ожижитель системы Капицы......... 1'
§ 6. Техника работы с жидким гелием........... 1
Криостаты (197). Получение температур ниже 1°К откачкой жидкого гелия (203). Применение жидкого гелия в экспериментах по адиабатическому ра8магничпванию(209);
§ 7. Твердый гелий .................... 2
Литература к главе III .................. 2
л*а в а IV. Диаграмма состояния гелия............ 2
§ 1. Кривые упругости насыщенных паров гелия...... 2
Точка кипения гелия (216). Давление насыщенных паров гелия (218). Температурная шкала в области температур жидкого гелия (223).
§ 2. Кривая плавления гелия............... 2
Кривая плавления гелия в интервале температур от 1,1 до 4,2°К (233). Кривая плавления гелия в интервале температур от 12 до 42 СК (234). Кривая плавления гелия и тепловая теорема Нернста (235). Л-точка на кривой плавления гелия (236).
-| 3. Плотности насыщенных паров гелия и плотности жидкого
к твердого гелия .................. '
Плотности насыщенных паров гелия (236). Плотность жидкого гелия под давлением его насыщенных паров (237). Плотность жидкого гелия при затвердевании и плотность твердого гелия при плавлении (241).
§ 4. Удельные теплоемкости............... :
Удельные теплоемкости жидкого гелия (243). А-превра-щение (252). Удяльные теплоемкости твердого гелия (259).
§ 5. Скрытые теплоты .................. ;
Скрытая теплота испарения (262). Скрытая теплота плавления (266).
§ 6. Сжимаемость гелия......_............
Сжимаемость жидкого гелия (2/0).
§ 7. Диаграмма состояния жидкого гелия.........
Измерение иаопикналей жидкого гелия (271). р-Т- и р-Т-диаграммы жидкого гелия (275). Диаграммы (276).
•§ 8. Энтропийная диаграмма..........и.....
Прежние диаграммы (280). Новая энтропийная диаграмма (281).
§ 9. Термодинамика ожижения..............
Метод, основанный на эффекте Джоуля-Томсона (284).
Метод, основанный на изэнтропическом расширении (286).
Энтальпийная диаграмма гелия (288). Литература к главе IV.............' •"......
Глава V. Фазовые превращения высших порядков...... 291
§ 1. Термодинамика А-перехода .^, . •........... 291
§ 2. Превращения высших порядков............ 293
§ 3. О возможности превращений второго порядка...... 294
О возможности или невозможности продолжения кривых на диаграмме состояния жидкого гелия за ft-точку (294). Модель превращения второго порядка (295). Роль статистических флюктуации (296).
| 4. Смысл уравнения (5.1) в связи с невозможностью приписать Дс определенную величину........... 298
Литература к главе V................... 298
Глава VI. Жидкое состояние................. 300
§ 1. Поверхностное натяжение............... 300
Методика и аппаратура (300). Результаты (3(Л).
§ 2. Вязкость....................... 301
Введение (301). Метод колеблющегося диска или цилиндра (301). Метод протекания через капилляры (305). Обсуждение результатов (317).
§ 3. Теплопроводность................... 320
Теплопроводность выше А-точки (320). Теплопроводность ниже А-точки (320). О скорости распространения тепла в гелии II (335).
§ 4. Скорость звука.................... 336
Введение (336). Скорость звука под давлением насыщенных паров (337). Скорость звука при более высоких давлениях (339). Исследование затухания звука в жидком гелии (340).
§ 5. Эффект Камерлинг Оннеса. Поверхностная пленка . . . 342 Введение (342). Свойства поверхностной пленки (347).
§ 6. Эффект фонтанирования................ 355
Открытие (355). Экспериментальные данные (357). Механо-калорический эффект (361). Радиометрический эффект (361).
§ 7. Электрические свойства................ 363
Диэлектрическая постоянная (363). Электрическое сопротивление (367). '
§ 8. Оптические свойства.................. 368
Показатель преломления (368).
§ 9. Рентгеновское исследование жидкого гелия....... 370
Эксперименты Кеезома и Такониса (370). Дебай-шерре-ровские рентгенограммы гелия I и гелия II (370). Эксперименты Рики (371). Соответствие с формулой Кеезома и де Смедта (373).
Литература к главе VI .................. 373
Глава VII. Твердое состояние................ 376
§ 1. Структура....................... 376
Рентгеновские исследования (3.76). Первые заключения, сделанные на основании полученных рентгенограмм (379).
Дальнейшие доводы в пользу гексагональной структуры (380).
§, 2. Теплопроводность Литература к главе VII
ДОПОЛНЕНИЯ
Глава VIIL Сверхтекучесть (теория).............
§ 1. Квантование движения жидкости............
;:s Гелий II—квантовая жидкость (385). Энергетический
спектр квантовой жидкости (386). Энергетический спектр почти идеального бозе-эйшптейновского гава (390). Вычисление термодинамических величин гелия II (392).
§ 2. Сверхтекучесть гелия II................
Сверхтекучесть гелия II при абсолютном нуле (395). Гелий II при температурах выше абсолютного нуля (397). Вычисление отношения р„/р (401), Перенос тепла в гелии И (403). Термомеханический эффект в гелии II (405). Поведение атомов примесей в гелии II (407).
§ 3. Макроскопическая гидродинамика гелия II ......
Система . гидродинамических уравнений гелия II (408). Гидродинамические уравнения для несжимаемой жидкости (412). Распространение звука в гелии II (414). Излучение звука в гелии II (418). Влияние примесей на распространение второго звука в гелии II (420). Рассеяние света в гелии П (421). Вязкость гелия II (423). Работы Тиссы по теории гелия II (426).
Литература к главе VIII................ •
Глава IX. Сверхтекучесть (экспериментальные данные) ....
§ 1. Движения гелия II, вызванные притоком тепла.....
Введение (430). Теплопередача в гелии II, двигающемся в капилляре (430). Характер струи и ее топография (433). Реакция струи (4В7). Теплопередача в свободном гелии II. Радиометрический эффект (440). Обсуждение результатов. Механизм переноса тепла в гелии II (442).
§ 2. Два вида движения в гелии II..............
Постановка вопроса (443). Описание эксперимента (444). Результаты эксперимента (445). Обсуждение результатов (448).
§ 3. Вязкость нормальной компоненты..........• *
Понятие вязкости гелия II (449). Критика прежних опытов (450). Определение вязкости из опытов по наблюдению двух видов движения (451). Определение вязкости нормальной компоненты из опытов с тяжелыми дисками (452). Определение вязкости нормальной компоненты из опытов по теплопередаче в щелях (453). Обсуждение результатов (455).
§ 4. Обратимость гидротермических процессов и термомеханический эффект....................
эффект и обратимость гидротермических процессов (459). Новый метод получения низких температур (461). Термомеханический эффект и вязкость сверхтекучей компоненты (462). Обсуждение результатов (463).
§ 5. Критические скорости................. 464
Критические скорости в пристенных пленках (464). Критические скорости в узких щелях и капиллярах (465). Критические скорости в широких щелях (467). Обсуждение результатов (470).
§ 6. Теплопередача в щелях и капиллярах.......... 471
Общие замечания (471). Аппаратура (473). Широкие щели (474). Узкие щели (481). Обсуждение результатов (487).
§ 7. Теплопередача в свободном гелии II.......... 495
Введение (495). Оптические наблюдения над процессом теплопередачи (496). Распределение температуры вблизи теплорассеивающей поверхности (497). Обсуждение результатов (501).
| 8. Второй звук..................... 504
Введение (504). Тепловой метод генерации втррого звука (505). Метод фильтрования (510). Обращение второго звука в первый (511). Второй звук под давлением (514). Обсуждение результатов (515).
§ 9. Пленка................г........ 518
Толщина пленки (518). Упругость паров над. пленкой (519); Термомеханический и механокалорйческий эффект в пленках (520). Движение пленки, свободное от воздействия гравитационных сил (520). Импульс пленки (521). К вопросу об образовании пленки из газовой фазы (522).
5 10. Примеси........................ 523
Поведение коллоидов в гелии II (523). Изотоп Не3 (523). Разделение изотопоч гелая с помощью криогенной техники (524). Распределение изотопа Не3 между двумя фазами растворителя (526). Обсуждение результатов (529). Другие свойства раствора Не3 в Не1 (529). Разделение изотопов гелия методом термодиффузии (530).
Литература к главе IX.................. 531
Предметный указатель................... 534
Цена: 600руб.
