Üstün iletken maddeler nelerdir? II. tip üstün iletkenler, niyobyum-titanyum-kalay | Gazların P,T, N değişiklikleri | Suyun Depolanması, su deposu yapmak için gerekli olan malzemeler nelerdir | Termos sıcak koyarsak sıcak , soğuk koyarsak soğuk tutuyor ,peki ama nerden biliyor ? | Patlayıcı Maddeler-Kriminalistik |

Maddelerin düşük sıcaklıklardaki davranışlarının incelenmesine kriyojeni, bunları soğutmak için kullanılan sıvılara da kriyojen adı verilir. Herhangi bir yolla erişebilecek en düşük SICAKLIK 0 Kelvln" dir. (OKya da —273,15°C) ve bu sıcaklığa mutlak sıfır adı verilir. Mutlak sıfıra ulaşmak TERMODİNAMİK'in üçüncü yasası gereğince olanaksızdır; ancak, başarısı bazı tuzların magnetik davranışlarına bağlı olan ve adyabatik demagnetizasyon adı verilen bir işlemle bu sıcaklığın binde bir derece kadar yakınına inilebilir.

Düşük sıcaklıklardaki özellikler: Maddeler soğutulduğunda, özellikleri gözle görülür oranda değişikliğe uğrar, çünkü ELEKTRON'ların ve ATOM'ların hareketini belirleyen ENERJİ düşer. Bu, 0 Kelvin'e yaklaşıldıkça ısı sığasının (maddeyi bir derece ısıtmak için gereken ısı, Bk. ISI ÖLÇÜMÜ VE ISI) hızla sıfıra doğru düşmesiyle açıklanabilir. Enerjideki bu düşüş, maddelerin daha düzenli bir biçim alması ve düzensizliğin ölçütü olan an(ropi'nin azalması anlamına gelir (Bk. TERMODİNAMİK). Böylece, oda sıcaklığında gaz halinde bulunan maddeler,. sıcaklık düşürüldükçe sıvılaşırlar ve soğutma işlemi sürdürüldüğünde, helyum dışındaki her madde katılaşır. Demir, yumuşak çelikler ve plastikler gibi bazı maddeler gevrekleşirken, paslanmaz çelik ve alüminyum ALAŞIM'ları gibi bazı maddeler de en düşük sıcaklıklara kadar sünekliklerini korurlar. Kimi maddeler de, soğutuldukları zaman atom titreşimlerinin genliği kaybolduğu için, büzülür. YARIİLETKEN'ler, 0 Kelvin dolayında iletkenliğin uyarılması için yeterli enerjinin olmayışı nedeniyle özdirenç'lerinde (Bk. YALITKAN, elektrik), bir artış gösterirler. Saf metaller ise, direnci belirleyen saçınım işlemleri azaldığı için, büyük ölçüde iletkenlik kazanırlar. Özdirençlerdeki bu değişimler, germanyum ve platinli termometre'lerde, hassas sıcaklık Ölçümü için kullanılır.

Gazların sıvılaştırılması ve depolanması:
Gazların sıvılaştırılması, sıvı biçiminde depolanması ve taşınması, endüstrinin birçok dalını ilgilendirir ve çok büyük boyutlarda kullanılır. 169 K'de (—104 °C) kaynayan sıvı etilen, hemen tüm plastik endüstrisinin temel maddesidir. Sıvı oksijen ise (90 K ya da —183°C'ta kaynar) çelik üretiminde kullanılır. Son yıllarda, soğuk havalarda gaz istemlerini karşılamak için, sıvı doğal GAZ'ın (metan) depolanması ilgi toplamaya başlamıştır. Mutlak sıfıra çok yakın olan sıvı hidrojen roketlerde, sıvı helyum da üstün iletken aygıtların (Bk. ÜSTÜN İLETKENLİK) soğutulmasında kullanılır.
Gazların sıvılaştırılmasında kullanılan temel yöntemler bir sıkıştırma aşamasını içerir. Bu aşamada gazda oluşan ısı, bir soğutucu aracılığıyla alınır. Bunun ardından, gazın sıvılaştırıcıyı engelleyebilecek yabancı maddelerden arıtıldığı saflaştırma aşaması gelir. En sonunda da, gaz, iş yaparak enerjisini azalttığı ve soğuduğu genleşme aşamasından geçirilir. Bu sonuncu işlem, genellikle bir genleşme motoru ya da türbininde (Bk. ISI POMPASI) yürütülür. Ayrıca helyum sıvılaştırıcılarında Joule Thompson soğutması söz konusudur. Bu soğutma, gaz genleşip de kendi molekül kuvvetlerine karşı iç iş yaptığı zaman ortaya çıkar. Ancak gazın daha önce, enversiyon sıcaklığı adı verilen kritik bir sıcaklığın altına kadar soğutulması gerekir. Değişik sıcaklıklarda çalışan bir dizi ISI DEĞİŞTİRİCİ, sürekli bir çevrim içinde iş gören bütün bir işlemin verimliliğini artırır. Sıvılaştırılmış gazları kullanmanın bir üstünlüğü de, hacimde çok büyük bir düşüşün sağlanabilmesidir (bin kat daha küçük bir hacme kadar). Bu da depolamayı ve taşımayı kolaylaştırır.
Sıvı gazlar çift duvarlı özel tanklarda depolanır. İç duvarlar çok yoğun soğuğa dayanacak maddelerden yapılmıştır. Bu amaçla, nikel çeliği ve alüminyum alaşımları, 77 K(—196CC) dolayında soğutulan çok büyük depolama tanklarında yaygın olarak kullanılır. Bu tanklardan bazılarına 10 000 ton sıvı doğal gaz sığabilir.
Düşük sıcaklık kaplarının yapımında, fabrikasyon kolaylığı, esneklikleri ve sıvı azotun kaynama noktası olan 77 K'in altında düşük ısıl iletkenliğe sahip oluşları nedeniyle, paslanmaz çelikler kullanılır. Çok düşük sıcaklıklarda ısıl yalıtma büyük önem kazanır ve büyük tankların duvarları arasına yerleştirilen perlit (doğal olarak bulunan bir mineral) gibi maddeler, artık doyurucu bir sonuç vermez.
Bu yüzden, sıvı hidrojen ve sıvı helyum kaplarında, vakumla yalıtma, sıvı azotla soğutulan radyasyon kalkanları ve özel yansıtıcı tabaka yalıtımı kullanılır. Bütün taşıma boruları, ısıl iletkenliği az olan maddelerden yapılır. Deneysel amaçlar için sıvı hidrojen ve sıvı helyum taşıyan kaplara, kriyostat adı verilir.
Üstün akışkanlık:
4.2 .K de (—269CC) kaynayan helyum, ilk kez Kammerlingh Onnes tarafından sıvılaştırılmıştır. Sıvı helyumun şaşırtıcı Özellikleri. onun davranışlarını açıklamaya çalışan bilim adamları tarafından o günden bu yana yoğun olarak araştırılmaktadır. Sıvı helyum, sudan sekiz kez daha az yoğun olan, renksiz bir sıvıdır ve ancak 25 atmosfer-lik bir BASINÇ altında katılaşır. Sıvı helyumun sıcaklığı. BUHAR BASINCI düşürülerek. 2,2 K' in (—271°C) altına indirildiğinde helyum, olağanüstü bir yapı değişikliğiyle üstün akışkan'a dönüşür. Bu değişiklik kaynamanın durması, sıvı yüzeyinin ha-reketsizleşmesi biçiminde gözlenir. Bu noktaya X noktası adı verilir. X — noktasının Üzerinde helyuma, helyum I adı verilir. Helyum I, Öteki akışkanlar gibi davranır. Helyum, X — noktasının altında ise, helyum II adını alır ve üstün akışkan özellikleri gösterir. Helyum II'nin davranışları en iyi, bunu birbirinin içine girmiş iki ayrı akışkan olarak değerlendirdiğimizde anlaşılır. Akışkanlardan birinin özellikleri normaldir, ötekinin ise sıfır VİZKOZİTE ve tam düzenlilik (antropisi sıfır) gibi, üstün akışkan özellikleri vardır. Üstün akışkan, aynı zamanda bakırdan daha iyi ısı iletir. Üstün akışkan bölümünün normal bölüme 'oranı, sıcaklık O K'e düşürüldükçe artar ve bu sıcaklıkta bütün sıvı, Üstün akışkan durumuna gelir.
Çok iyi bilinen iki deney, helyum II'nin olağanüstü akış özelliklerini sergiler. Fıskiye etkisi adı ,verilen ilkinde, borunun bir bölümü, normal bileşenin akışını Önlemek için İnce bir tozla sıkıca doldurulur. Borunun geniş ucu sıvıya batırılırken, dar olan uç helyum yüzeyinin Üstünde ve dışarda durur. Işık ışını, toz üzerine düşürüldüğünde, bu bölgedeki üstün akışkan normal bileşene, dönüşür ve daha fazla üstün akışkan, denge derişikliğini koruyabilmek için tozun içine yayınır. Böylece, hızla oluşan basınç, helyumun, borunun dar ucundan 30 cm kadar yukarıya fışkırmasına neden olur.
İkinci deney belki daha şaşırtıcıdır. Boş bir beherin bir bölümü, bir helyum II banyosuna batırıhp o durumda tutulduğunda, behere yavaş yavaş helyum dolmaya başlar ve bu, dışardaki sıvı düzeyi ile beherin içindeki düzey eşitlenene dek sürer. Beher banyodan çıkarıldığında ise, içindeki helyum yavaşça ana helyum banyosuna boşalır. Burada ortaya çıkan olay, beher yüzeyinin, üstün akışkanın akışına engel olmayacak kalınlıkta, çok ince bir helyum II tabakasıyla kaplanmasıdır. Böylece, üstün akışkan, behere dolup boşalarak sistemin toplam enerjisini azaltır. Akış hızı, düzeyler arasındaki farktan ve beher ağzının, onu çevreleyen sıvı yüzeyinden yüksekliğinden bağımsızdır. Akış hızını, aslında beherin çevresi belirler: bu da sıvı helyum II için bir kritik akış hızı bulunduğunu gösterir.

Nüve Forum » kütüphane » Bilim ve Teknoloji » Fizik » Elektrik » Elektronik » Elektik- Elektronik Devre Elemanları

kaynak 4
1.cilt / s.125-128