المرجع الالكتروني للمعلوماتية
المرجع الألكتروني للمعلوماتية

علم الفيزياء
عدد المواضيع في هذا القسم 11580 موضوعاً
الفيزياء الكلاسيكية
الفيزياء الحديثة
الفيزياء والعلوم الأخرى
مواضيع عامة في الفيزياء

Untitled Document
أبحث عن شيء أخر


Critical Field in Superconductor  
  
1275   04:30 مساءاً   date: 25-8-2016
Author : Sidney B. Cahn, Gerald D. Mahan And Boris E. Nadgorny
Book or Source : A GUIDE TO PHYSICS PROBLEMS
Page and Part : part 2 , p 49


Read More
Date: 14-8-2016 1148
Date: 25-7-2016 1173
Date: 19-8-2016 909

Critical Field in Superconductor

Consider a massive cylinder of volume V made of a type I superconducting material in a magnetic field parallel to its axis.

a) Using the fact that the superconducting state displays perfect diamagnetism, whereas the normal state has negligible magnetic susceptibility, show that the entropy discontinuity across the phase boundary is at zero field H:

where Hc(τ) is the critical H field for suppressing superconductivity at a temperature τ.

b) What is the latent heat when the transition occurs in a field?

c) What is the specific heat discontinuity in zero field?

SOLUTION

a) If the external field is smaller than the critical field, H < HC, then the B-field inside the superconductor is zero, B = 0, and the magnetization M becomes

(1)

This means that the superconductor displays perfect diamagnetism (with magnetic susceptibility χ = -1/4π). The change in free energy of the

superconductor due to the increase of the external field H may be written as δF = -V . M . dH = (V/4π)H . dH. Therefore, the free energy of the superconductor in a field is given by

(2)

The transition to a normal state occurs when the free energy of the superconducting state is equal to that of the normal state:

(3)

Here we used the fact that, because of the negligible magnetic susceptibility, the free energy of the normal state practically does not depend on the applied field. So, we have

(4)

where HCHC(τ). Now, it is easy to calculate the entropy discontinuity since

(5)

so

(6)

If we recall that the dependence of the critical field on the temperature can be approximated by the formula HC(τ) = H(0)[1 – t2], where t ≡ τ/τc then we can confirm that a superconducting state is a more ordered state, since ∂HC/∂τ < 0 and hence Sn > Ss.

b) The latent heat q, if the transition occurs at a constant temperature, is given by q = τ(SnSs). If the transition is from superconducting to normal, then

 (7)

So, if we have a transition from the superconducting to normal states, then heat is absorbed.

c) The specific heat is defined as C = τ(∂S/∂τ). Here we disregard any volume and pressure changes due to the transition. Hence, from equation (6), the specific heat per volume discontinuity is

(8)

At zero field the transition is of second order and Hcc) = 0, so the specific heat per unit volume discontinuity at τ = τc from (8) is

(9)




هو مجموعة نظريات فيزيائية ظهرت في القرن العشرين، الهدف منها تفسير عدة ظواهر تختص بالجسيمات والذرة ، وقد قامت هذه النظريات بدمج الخاصية الموجية بالخاصية الجسيمية، مكونة ما يعرف بازدواجية الموجة والجسيم. ونظرا لأهميّة الكم في بناء ميكانيكا الكم ، يعود سبب تسميتها ، وهو ما يعرف بأنه مصطلح فيزيائي ، استخدم لوصف الكمية الأصغر من الطاقة التي يمكن أن يتم تبادلها فيما بين الجسيمات.



جاءت تسمية كلمة ليزر LASER من الأحرف الأولى لفكرة عمل الليزر والمتمثلة في الجملة التالية: Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation وتعني تضخيم الضوء Light Amplification بواسطة الانبعاث المحفز Stimulated Emission للإشعاع الكهرومغناطيسي.Radiation وقد تنبأ بوجود الليزر العالم البرت انشتاين في 1917 حيث وضع الأساس النظري لعملية الانبعاث المحفز .stimulated emission



الفيزياء النووية هي أحد أقسام علم الفيزياء الذي يهتم بدراسة نواة الذرة التي تحوي البروتونات والنيوترونات والترابط فيما بينهما, بالإضافة إلى تفسير وتصنيف خصائص النواة.يظن الكثير أن الفيزياء النووية ظهرت مع بداية الفيزياء الحديثة ولكن في الحقيقة أنها ظهرت منذ اكتشاف الذرة و لكنها بدأت تتضح أكثر مع بداية ظهور عصر الفيزياء الحديثة. أصبحت الفيزياء النووية في هذه الأيام ضرورة من ضروريات العالم المتطور.