Большая Советская энциклопедия (ГЕ)

Гелий жидкий. Относительно слабое взаимодействие атомов Г. приводит к тому, что он остаётся газообразным до более низких температур, чем любой другой газ. Максимальная температура, ниже которой он может быть сжижен (его критическая температура T_K), равна 5,20 К. Жидкий Г. — единственная незамерзающая жидкость: при нормальном давлении (рис. 1) Г. остаётся жидким при сколь угодно низких температурах и затвердевает лишь при давлениях, превышающих 2,5 Мн/м² (25 am).

  При температуре T_l =2,19 К и нормальном давлении жидкий Г. испытывает фазовый переход второго рода. Г. выше этой температуры называется Не I, ниже — Не II. При температуре фазового перехода наблюдаются аномальное возрастание теплоёмкости (т. н. l-точка, рис. 2), излом кривой температурной зависимости плотности Г. (рис. 3) и др. характерные явления.

  В 1938 П. Л. Капица открыл у Не II сверхтекучесть — способность течь практически без вязкости. Объяснение этого явления было дано Л. Д. Ландау (1941) на основе квантовомеханических представлений о характере теплового движения в жидком Г.

  При низких температурах это движение описывается как существование в жидком Г. элементарных возбуждений — фононов (квантов звука), обладающих энергией e·= hv (v — частота звука, h — постоянная Планка) и импульсом р = e/c (с = 240 м/сек — скорость звука). Число и энергия фононов растут с повышением температуры Т. При T > 0,6 К появляются возбуждения с большими энергиями (ротоны), для которых зависимость e(p) имеет нелинейный характер. Фононы и ротоны (см. Квазичастицы) обладают импульсом и, следовательно, массой. Отнесённая к 1 см, эта масса определяет плотность r_n т. н. нормальной компоненты жидкого Г. При низких температурах r_n стремится к нулю при Т ® 0. Движение нормальной компоненты, как и обычного газа, имеет вязкостный характер. Остальная часть жидкого Г., т. н. сверхтекучая компонента, движется без трения; её плотность r_s = r — r_n. При Т ® T_l r_n ® r, так что в l-точке r_s обращается в нуль и сверхтекучесть исчезает (Не I — обычная вязкая жидкость).

  Т. о., в жидком Г. одновременно могут происходить два движения с различными скоростями.

  На основе этих представлений удаётся объяснить ряд наблюдаемых эффектов: при вытекании He II из сосуда через узкий капилляр температура в сосуде повышается, т.к. вытекает главным образом сверхтекучая компонента, не несущая с собой теплоты (т. н. механокалорический эффект); при создании разности температур между концами закрытого капилляра с Не II в нём возникает движение (термомеханический эффект) — сверхтекучая компонента движется от холодного конца к горячему и там превращается в нормальную, которая движется навстречу, при этом суммарный поток отсутствует. В жидком Г. может распространяться звук двух видов — обычный и т. н. второй звук. При распространении второго звука в местах сгущения нормальной компоненты происходит разрежение сверхтекучей.

  Всё сказанное относится к обычному Г., состоящему в основном из изотопа ⁴He. Более редкий изотоп ³He имеет иные, чем у ⁴He, квантовые свойства (см. Квантовая жидкость). Жидкий ³He — также незамерзающая жидкость (T_K = 3,33 К), но не обладающая сверхтекучестью: вязкость ³He неограниченно возрастает с понижением температуры.

  Л. П. Питаевский.

  Лит.: Кеезом В., Гелий, пер. с англ., М., 1949; Фастовский В. Г., Ровинский А. Е., Петровский Ю. В., Инертные газы, М., 1964; Халатников И. М., Введение в теорию сверхтекучести, М., 1965; Смирнов Ю. Н., Гелий вблизи абсолютного нуля, «Природа», 1967, № 10, с. 70; Якуцени В. П., Геология гелия, Л., 1968. См. также лит. к ст. Инертные газы.

Рис. 2. Теплоёмкость жидкого ⁴He вблизи l-точки. Кривая имеет характерную форму, напоминающую греческую букву l.

Рис. 1. Диаграмма состояния ⁴He.

Рис. 3. Плотность r жидкого ⁴He вблизи l-точки.

Геликоид

Гелико'ид (от греч. hélix, родительный падеж hélikos — спираль и éidos — вид), один из видов винтовой поверхности.

Геликон

Гелико'н (от греч. hélix, родительный падеж hélikos — кольцо, спираль), духовой инструмент семейства бюгельгорнов, модификация басовой и контрабасовой тубы. Сконструирован в России в 40-х гг. 19 в. Употребляется главным образом в духовых оркестрах. Чтобы инструмент было удобно носить на плече, ствол изогнут в виде кольца.

Геликониды