Большая Советская Энциклопедия (КР)

Критическое магнитное поле

Крити'ческое магни'тное по'ле в сверхпроводниках, характерное значение напряжённости магнитного поля Нк, выше которого происходит полное или частичное проникновение магнитного поля в сверхпроводник. При Н < Н_к магнитное поле в сверхпроводник не проникает, его экранирует поверхностный сверхпроводящий ток (Мейснера эффект).

  В сверхпроводниках I рода, к которым относится большинство чистых металлов, вещество переходит в нормальное, несверхпроводящее состояние при Н > Н_к (фазовый переход I рода). Соответствующее этому переходу К. м. п. Нк связано с разностью свободных энергий нормальной (F_н) и сверхпроводящей (F_cп) фаз соотношением F_н—F_cп=Н²_к /8p.

  Наибольшее значение Нк у чистых металлов достигает сотен гс. Если магнитное поле оказывается равным Нк только в некоторых точках поверхности сверхпроводника II рода, то в нём возникает промежуточное состояние (чередование сверхпроводящей и нормальной фаз).

  В сверхпроводниках II рода (в основном это сплавы) проникновение магнитного поля начинается с образования вихревых нитей, в сердцевине которых в основном сосредоточено магнитное поле. При этом вещество ещё не теряет сверхпроводящих свойств, и в нём текут токи, частично экранирующие внешнее поле. Соответствующее началу проникновения К. м. п. Нк_,1 меньше термодинамического критического поля Нк для этих веществ. Полное проникновение магнитного поля в сверхпроводник наступает при Нк_,2, которое может быть как меньше, так и больше Нк_. В т. н. жёстких сверхпроводниках, из которых наиболее известны сплавы на основе ниобия, К. м. п. H_k,2>> H_k,1 и достигает сотен тыс. гс. При значениях поля H_k,1 и H_k,2 происходят фазовые переходы II рода. Подробнее см. Сверхпроводимость.

  С. В. Иорданский.

Критическое состояние

Крити'ческое состоя'ние,

  1) предельное состояние равновесия двухфазных систем, в котором обе сосуществующие фазы становятся тождественными по своим свойствам;

  2) состояние вещества в точках фазовых переходов II рода. К. с., являющееся предельным случаем равновесия двухфазных систем, наблюдается в чистых веществах при равновесии жидкость — газ, а в растворах — при фазовых равновесиях газ — газ, жидкость — жидкость, жидкость — газ, твёрдое тело — твёрдое тело. На диаграммах состояния К. с. соответствуют предельные точки на кривых равновесия фаз (рис. 1, а и б) — т. н. критические точки. Согласно фаз правилу критическая точка изолирована в случае двухфазного равновесия чистого вещества, а, например, в случае бинарных (двойных) растворов критические точки образуют критическую кривую в пространстве термодинамических переменных (параметров состояния). Значения параметров состояния, соответствующие К. с., называются критическими — критическое давление рк_, критическая температура Тк_, критический объём V_к, критический состав хк и т. д.

  С приближением к К. с. различия в плотности, составе и др. свойствах сосуществующих фаз, а также теплота фазового перехода и межфазное поверхностное натяжение уменьшаются и в критической точке равны нулю.

  В том случае, когда кривая сосуществования фаз заканчивается критической точкой, оказывается принципиально возможным перевести вещество из одной фазы в другую, минуя область расслоения на две фазы (например, газ превратить в жидкость, изменяя его состояние по линии AB на рис. 1, а, т. е. минуя область, где одновременно существуют газ и жидкость). Сжижение (конденсацию) газов возможно осуществить лишь после их охлаждения до температур, меньших Тк.

  В двухкомпонентных системах характерные для К. с. явления наблюдаются не только в критической точке равновесия жидкость — газ, но и в так называемых критических точках растворимости, где взаимная растворимость компонентов становится неограниченной. Существуют двойные жидкие системы как с одной, так и с двумя критическими точками растворимости — верхней и нижней (рис. 2, а и б). Эти точки являются температурными границами области расслаивания жидких смесей на фазы различного состава. Аналогичной способностью к расслаиванию при определённой критической температуре обладают некоторые растворы газов и твёрдые растворы.