خصائص درجات الحرارة المنخفضة

2015 علوم القرن الـ21 الطاقة والمادة

براون بير

k

خصائص درجات الحرارة المنخفضة الفيزياء

تمتلك المواد خصائص غاية في الغرابة تحت درجات الحرارة المنخفضة للغاية.

من أمثلة ذلك فقدان الهيليوم السائل لزوجته بشكلٍ كاملٍ ليتحول إلى سائلٍ فائق. يصعد السائل الفائق جدران الوعاء الذي يحتويه ويتركه فارغا.

وعند درجات حرارة تقارب بضع أجزاء من البليون من درجة الصفر المطلق تفقد الذرات هويتها ككيانات منفردة وتندمج لتكون حالة تكثيف بوز- آينشتين. وقد تم تحقيق هذه الحالة عملياً لأول مرة عام 1995.

تحت درجات حرارة منخفضة للغاية تفقد بعض المعادن والخزفيات مقاومتها الكهربائية وتتحول إلى موصلات فائقة. إذا سرى تيار كهربائي في دارة كهربائية مصنوعة من موصلاتٍ فائقة فإن هذا التيار يسري بشكلٍ أبدى دون حاجة إلى مصدر فرق جهد خارجي.

تستخدم المغناطيسات ذات الموصلية الفائقة في أجهزة عدة من بينها أجهزة الرنين النووي المغناطيسي وقطارات الماغليف (الطفو المغناطيسي).

تمتلك بعض المواد خواص التوصيل الفائق عند درجات حرارة «مرتفعة» تبلغ  درجة حرارة النيتروجين المسال.

ونظراً لإمكانية إبقاء الموصلات الفائقة باردة بسهولة نسبياً، برزت آفاقٌ جديدة لبعض التطبيقات الصناعية.

لكن مازالت الأبحاث متواصلة لإنتاج موصلاتٍ فائقةٍ تحت درجات حرارة أعلى بحيث يكون إنتاجها أيسر وأقل تكلفة نسبيا.

الخزفيات

مواد قوية لكنها قابلة للكسر مصنوعة بتسخين المادة الخام إلى درجات حرارة مرتفعة.