Übergangstemperaturen
Die überwiegende Mehrheit der bekannten Supraleiter hat Übergangstemperaturen zwischen 1 K und 10 K. Von den chemischen Elementen hat Wolfram die niedrigste Übergangstemperatur von 0,015 K und Niob die höchste von 9,2 K. Die Übergangstemperatur ist normalerweise sehr empfindlich gegenüber das Vorhandensein magnetischer Verunreinigungen. Beispielsweise senken einige ppm Mangan in Zink die Übergangstemperatur erheblich.
Spezifische Wärme und Wärmeleitfähigkeit
Die thermischen Eigenschaften eines Supraleiters können mit denen des gleichen Materials bei der gleichen Temperatur im Normalzustand verglichen werden. (Das Material kann durch ein ausreichend großes Magnetfeld bei niedriger Temperatur in den Normalzustand gebracht werden.)
Wenn eine kleine Wärmemenge in ein System eingebracht wird, wird ein Teil der Energie verwendet, um die Gitterschwingungen zu erhöhen (eine Menge, die für ein System im normalen und im supraleitenden Zustand gleich ist), und der Rest wird zur Erhöhung verwendet die Energie der Leitungselektronen. Die elektronische spezifische Wärme (C e) der Elektronen ist definiert als das Verhältnis des von den Elektronen verbrauchten Teils der Wärme zum Temperaturanstieg des Systems. Die spezifische Wärme der Elektronen in einem Supraleiter variiert mit der absoluten Temperatur (T) im normalen und im supraleitenden Zustand (wie in Abbildung 1 gezeigt). Die elektronische spezifische Wärme im supraleitenden Zustand (bezeichnet als C es) ist bei ausreichend niedrigen Temperaturen kleiner als im normalen Zustand (bezeichnet als C en), aber C es wird größer als C en, wenn die Übergangstemperatur T c erreicht wird es fällt für die klassischen Supraleiter abrupt auf C en ab, obwohl die Kurve für die Hoch-T c -Supraleiter eine Höckerform nahe T c aufweist. Genaue Messungen haben gezeigt, dass bei Temperaturen, die erheblich unter der Übergangstemperatur liegen, der Logarithmus der elektronischen spezifischen Wärme umgekehrt proportional zur Temperatur ist. Diese Temperaturabhängigkeit legt zusammen mit den Prinzipien der statistischen Mechanik stark nahe, dass es eine Lücke in der Verteilung der Energieniveaus gibt, die den Elektronen in einem Supraleiter zur Verfügung stehen, so dass eine minimale Energie für die Anregung jedes Elektrons aus einem Zustand darunter erforderlich ist die Lücke zu einem Zustand über der Lücke. Einige der Hoch-T c -Supraleiter liefern einen zusätzlichen Beitrag zur spezifischen Wärme, die proportional zur Temperatur ist. Dieses Verhalten zeigt an, dass elektronische Zustände bei niedriger Energie liegen; Zusätzliche Beweise für solche Zustände werden durch optische Eigenschaften und Tunnelmessungen erhalten.
Der Wärmestrom pro Flächeneinheit einer Probe entspricht dem Produkt aus Wärmeleitfähigkeit (K) und Temperaturgradient △ T: J Q = -K △ T, wobei das Minuszeichen angibt, dass Wärme immer von einem wärmeren in einen kälteren Bereich von fließt eine Substanz.
Die Wärmeleitfähigkeit im Normalzustand (K n) nähert sich der Wärmeleitfähigkeit im supraleitenden Zustand (K s) an, wenn sich die Temperatur (T) der Übergangstemperatur (T c) für alle Materialien nähert, unabhängig davon, ob sie rein oder unrein sind. Dies legt nahe, dass sich die Energielücke (Δ) für jedes Elektron Null nähert, wenn sich die Temperatur (T) der Übergangstemperatur (T c) nähert. Dies würde auch die Tatsache erklären, dass die elektronische spezifische Wärme im supraleitenden Zustand (C es) höher ist als im normalen Zustand (C en) nahe der Übergangstemperatur: wenn die Temperatur in Richtung der Übergangstemperatur (T c) erhöht wird, Die Energielücke im supraleitenden Zustand nimmt ab, die Anzahl der thermisch angeregten Elektronen nimmt zu und dies erfordert die Absorption von Wärme.
![Verbot Geschichte der Vereinigten Staaten [1920–1933]](https://images.thetopknowledge.com/img/world-history/6/prohibition-united-states-history-19201933.jpg "Verbot Geschichte der Vereinigten Staaten [1920–1933]")
