Reales Gas

Isenthalpen im p-T-Diagramm ® Joule-Thomson-Koeffizient ® Inversionskurve
 

Helium-Verflüssiger

Collins-Verfahren:

• isotherme Kompression
• Gegenstromkühlung

• Aufteilung der Gasströme
• 1. Teil verrichtet Arbeit ® Abkühlung
• 2. Teil wird im Gegenstrom-Wärmetauscher von 1. Teil gekühlt

abgeschlossene e^--Schale ® schwache van der Waals WW ® niedriger T_kr, usw.
kleine Masse ® starker Einfluß der Nullpunktsenergie ® Quantensystem
⁴He als Boson / ³He als Fermion
Phasendiagramme
Superfluidität: Wärmekapazität ® 0 für T ® 0
Latente Verdampfungswärme als f(T) ® Dampfdruck als f(T)
 

³He-Kryostat

Dampfdruck proportional zu exp(-L/kT) ® steiler Abfall der Kühlleistung bei 0.3 K

Realisierung mit äußerer mechanischer Pumpe oder innerer "Pumpe" (Aktivkohle)
 

³He-⁴He-Mischungskühler

einziger zyklischer Kühlprozeß für mK-Regime!

Phasendiagramm ³He-⁴He, unter T=0.87 K: Phasenseparation

aber: ca. 6% Löslichkeit von 3He in 4He, auch für T ® 0 !

• Ausnutzen der Lösungskälte

• Destillation von ³He aus ⁴He an anderer Stelle

Fast reine ³He-Phase schwimmt auf ⁴He-³He Mischphase
Lösung von 3He-Atomen in suprafluider ⁴He-³He Mischphase ® Abkühlung