Temperaturas de transición
La gran mayoría de los superconductores conocidos tienen temperaturas de transición que oscilan entre 1 K y 10 K. De los elementos químicos, el tungsteno tiene la temperatura de transición más baja, 0.015 K, y el niobio la más alta, 9.2 K. La temperatura de transición es generalmente muy sensible a La presencia de impurezas magnéticas. Unas pocas partes por millón de manganeso en zinc, por ejemplo, reducen considerablemente la temperatura de transición.
Calor específico y conductividad térmica
Las propiedades térmicas de un superconductor se pueden comparar con las del mismo material a la misma temperatura en el estado normal. (El material puede ser forzado al estado normal a baja temperatura por un campo magnético lo suficientemente grande).
Cuando se pone una pequeña cantidad de calor en un sistema, parte de la energía se usa para aumentar las vibraciones de la red (una cantidad que es la misma para un sistema en estado normal y en estado superconductor), y el resto se usa para aumentar La energía de los electrones de conducción. El calor específico electrónico (C e) de los electrones se define como la relación de esa porción del calor utilizado por los electrones con el aumento de la temperatura del sistema. El calor específico de los electrones en un superconductor varía con la temperatura absoluta (T) en el estado normal y en el estado superconductor (como se muestra en la Figura 1). El calor específico electrónico en el estado superconductor (designado C es) es más pequeño que en el estado normal (designado C en) a temperaturas suficientemente bajas, pero C es se hace más grande que C en cuando se acerca la temperatura de transición T c, en ese punto cae abruptamente a C en los superconductores clásicos, aunque la curva tiene una forma de cúspide cerca de T c para los superconductores de alta T c. Las mediciones precisas han indicado que, a temperaturas considerablemente inferiores a la temperatura de transición, el logaritmo del calor específico electrónico es inversamente proporcional a la temperatura. Esta dependencia de la temperatura, junto con los principios de la mecánica estadística, sugiere fuertemente que existe una brecha en la distribución de los niveles de energía disponibles para los electrones en un superconductor, por lo que se requiere una energía mínima para la excitación de cada electrón desde un estado inferior la brecha a un estado por encima de la brecha. Algunos de los alta-T c superconductores proporcionan una contribución adicional a que el calor específico, que es proporcional a la temperatura. Este comportamiento indica que hay estados electrónicos a baja energía; Se obtiene evidencia adicional de tales estados a partir de propiedades ópticas y mediciones de túneles.
El flujo de calor por unidad de área de una muestra es igual al producto de la conductividad térmica (K) y el gradiente de temperatura △ T: J Q = -K △ T, el signo menos que indica que el calor siempre fluye de una región más cálida a una más fría. una sustancia.
La conductividad térmica en el estado normal (K n) se aproxima a la conductividad térmica en el estado superconductor (K s) a medida que la temperatura (T) se acerca a la temperatura de transición (T c) para todos los materiales, ya sean puros o impuros. Esto sugiere que la brecha de energía (Δ) para cada electrón se aproxima a cero cuando la temperatura (T) se acerca a la temperatura de transición (T c). Esto también explicaría el hecho de que el calor específico electrónico en el estado superconductor (C es) es mayor que en el estado normal (C en) cerca de la temperatura de transición: a medida que la temperatura se eleva hacia la temperatura de transición (T c), la brecha de energía en el estado superconductor disminuye, aumenta el número de electrones excitados térmicamente y esto requiere la absorción de calor.
