固相 $^4 \mathrm{He}$ 在液相 $^3 \mathrm{He}$ 中绝热熔化的热力学
其他凝聚态物理
2019-02-13 v2
摘要
在绝热熔化的制冷概念中，固态 He 转化为液体并与 He 混合，从而直接在液相中产生制冷功率。该方法克服了通常限制氦流体可达最低温度的热边界电阻，因此使得达到远低于 100 K 的温度成为可能。本文我们关注熔化过程的热力学，并考察影响可达最低温度的因素。我们表明，熔化前初始态中 He-He 混合物的量会显著抬高最终温度，因为其正常费米流体熵相对于超流体 He 的熵仍然较大。我们给出一组公式与参数以计算极低温下该过程的热力学，研究具有不同液体 He、混合物及固体 He 含量的系统的热容与熵，并用以估算熔化过程可达的最低温度，同时将我们的计算与实验饱和 He-He 混合物结晶压数据进行比较。我们考虑了实际实验执行中的现实预期。进一步，我们研究了该过程的制冷功率，并找到了连接固体 He 熔化速率与 He 稀释速率的系数。
引用
@article{arxiv.1810.10432,
title = {Thermodynamics of adiabatic melting of solid $^4 \mathrm{He}$ in liquid $^3 \mathrm{He}$},
author = {T. S. Riekki and A. P. Sebedash and J. T. Tuoriniemi},
journal= {arXiv preprint arXiv:1810.10432},
year = {2019}
}
备注
10 pages, 5 figures