SUPERFLUIDITÉ

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États de la matière

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Hélium 4

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Effet fontaine

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Hélium 3

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Propriétés principales de l'hélium 4 superfluide

La transition λ, qui est continue et sans chaleur latente, a été étudiée en détail pour tester la théorie générale des transitions de phase. Les propriétés principales de l'hélium 4 superfluide sont les suivantes :

La viscosité

La viscosité de l'hélium superfluide dépend du type d'expériences que l'on réalise pour la mesurer. Elle est strictement nulle si la composante superfluide seule est mise en mouvement. Il faut pour cela d'une part que l'écoulement ait lieu à travers un milieu de dimensions réduites (un capillaire fin ou un milieu poreux par exemple), et d'autre part que la vitesse de l'hélium soit inférieure à la vitesse critique déjà mentionnée au-delà de laquelle la superfluidité est détruite. Une conséquence de ce phénomène est l'existence de courants permanents : on peut lancer un écoulement dans un anneau poreux et mesurer sa vitesse ; à température constante aucun ralentissement n'est observable en fonction du temps.

Toutefois, lorsque l'ensemble du liquide est mis en mouvement, ce qui est le cas dès que la géométrie de l'écoulement est à trois dimensions, on mesure une viscosité finie, voisine de celle de l'hélium I (au-dessus de 2,17 K), et qui est celle du fluide normal. Dans une expérience historique, E. L. Andronikashvili mesura par exemple la fréquence de vibration d'un ensemble de disques oscillants dans l'hélium II. Le mouvement des disques entraîne celui du fluide normal dont il put alors mesurer la densité en fonction de la température ; ce fut la première grande confirmation expérimentale du modèle à deux fluides.

L'effet fontaine et la conductivité thermique

À chaque température correspond un certain rapport de concentrations en fluide normal et en superfluide ρns. Si, donc, on force l'écoulement de la composante superfluide seule à travers un filtre poreux connectant deux réservoirs, on change les concentrations respectives et il apparaît une différence de température entre les deux côtés. C'est l'effet thermomécanique. Inversement, si on chauffe d'un c [...]

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Écrit par :

  • : directeur de recherche CNRS au département de physique de l'École normale supérieure, Paris

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Pour citer l’article

Sébastien BALIBAR, « SUPERFLUIDITÉ », Encyclopædia Universalis [en ligne], consulté le 16 janvier 2019. URL : http://www.universalis.fr/encyclopedie/superfluidite/