[النواوي]

العلاقة بين المقاومة الكهربية ودرجة الحرارة :

من المعروف أن المقاومة الكهربائية في معدن تتناقص مع درجة الحرارة، لكن ما الذي يحدث للمقاومة الكهربية عندما تقترب درجة الحرارة من الصفر المطلق او تساويه ؟ كان هذا السؤال مثيرا للفيزيائيين, ومجالا خصبا للنقاش. اذ ان الوصول للصفر المطلق شيء مستحيل حسب قوانين الثرموديناميك, و يزداد صعوبة كلما اقتربنا من الصفر المطلق معمليا . "كلفن" كان يعتقد بأن جريان الإلكترونات، الذي يزداد مع تناقص درجة الحرارة كما دلت عليه التجارب، قد يتوقف نهائيا، إذ تصبح الإلكترونات متجمدة في مواضعها. وهكذا فالمقاومة عند درجة الصفر المطلق ستكون عالية بلا حدود. أما "أونز" و"ديوار" وغيرهما فقد افترضوا أن التناقص في المقاومة مع هبوط درجة الحرارة سيستمر باطراد، حتى يصل في النهاية إلى الصفر عند نقطة درجة الصفر.كما ذكرنا أن قوانين الترموديناميك تمنع الوصول إلى الصفر المطلق تجريبيا. وقد تم الوصول إلى درجات حرارة تبلغ 0.3 كلفن باستعمال نظير الهليوم 3 النادر، كما أدت عملية فقد المغنطة لنويات الذرات إلى درجات حرارة وصلت إلى 0.00001 كلفن.


ومن المعروف ان وجود الشوائب في معدن ما يمكن أن يعيق التيار الكهربائي ويؤدي إلى تشويش النتائج التجريبية، فقد قرر "أونز" أن يتعامل مع الزئبق. واستطاع أن يقطر الزئبق السائل مرارا وتكرارا عند درجة حرارة الغرفة، وبذلك حصل على عينة شديدة النقاوة لتجاربه في درجات الحرارة المنخفضة. كان الزئبق معبأ في أنبوب شعري من الزجاج على شكل الحرف U، وله قطبان في طرفيه يمكِّنان من قياس التيار المار فيه وهو لا يزال سائلا. وأخيرا بُرِّد الزئبق حتى صار سلكا صلبا. وقد وجد فريق "أونز" التناقص النظامي المتوقع في المقاومة عند جميع درجات الحرارة المقيسة. ، حتى اختفت المقاومة نهائيا عند الاقتراب من الصفر المطلق.
وجاءت الاختبارات اللاحقة لكل من القصدير والرصاص فبينت أن الموصلية الفائقة كانت صفة تتمتع بها معادن عديدة إذا بُرِّدت تبريدا كافيا.

وفي تجربة لاحقة مشابهة مرر "أونز" تيارا دائما أو ما سماه تيارا فائقا مستمرا في ملف (وشيعة) من الرصاص فائقة التوصيل . ووضع الملف عند درجة حرارة منخفضة كافية، ثم حرض التيار بوساطة حقل مغنطيسي خارجي. ومع غياب المقاومة، كانت الإلكترونات في الملف حرة في مواصلة تدفقها بصورة غير محدودة.

لكن" أونز" اكتشف أنه يمكن إخماد الموصلية الفائقة بوساطة حقل مغنطيسي ولو كان ضئيلا. كانت تلك الحساسية تعني أنه لا يمكن أن تمر إلا تيارات صغيرة في المواد فائقة التوصيل على الرغم من فقدان المقاومة ـ أي إن الحقول المغنطيسية المرافقة للتيارات لها شدة كافية لإخماد الموصلية الفائقة. وظلت هذه المشكلة هي العقبة الكبرى أمام التطبيقات العملية لاكتشاف "أونز" طوال حياته. وكان لا بد من مرور نصف قرن قبل أن تكتشف مواد تتم معالجتها بطرق تسمح بالحصول على تيارات كبيرة مع حقول مغنطيسية مرافقة لها دون اختفاء موصليتها الفائقة .

[متفيزقة مبدعة]

شكرا لك جزيلا استفدت كثير من هالموضوع مفيد مررة

شكرا لك جزيلا
تقبل مروري على موضوعك

[ولاء الحكمي]

شـكــ وبارك الله فيك ـــرا لك ... لك مني أجمل تحية .