液態氦為什麼會往高處流？

Question

我聽說過一個冷知識，就是液態氦會往高處流

可是這個冷知識沒有說得很清楚，是怎麼個「往高處流」法？是太輕了嗎？那放在杯子裏面會不會飛起來？要到多大的傾斜角度才會往上爬？垂直壁面可以嗎？

煩請了解液態氦這種物質的人幫忙做詳細解釋

Answer 1

漏液氦的杯子

　　卡美林﹒奧涅斯是第一個得到液氦的科學家。他並不滿足，還想使溫度進一步降低，以得到固態氦。他沒有成功（固態氦是1926年基索姆用降低溫度和增大壓力的方法首先得到的），卻得到了一個沒有預料到的結果。

　　對於一般液體來說，隨著溫度降低，密度會逐漸增加。卡美林﹒奧涅斯使液態氦的溫度下降，果然，液氦的密度增大了。但是，當溫度下降到零下271攝氏度的時候，怪事出現了，液態氦突然停止起泡，變成像水晶一樣的透明，一動也不動，好像一潭死水，而密度突然又減小了。

　　這是另一種液態氦。卡美林﹒奧涅斯把前一種冒泡的液態氦叫做氦Ⅰ，而把後一種靜止的液態氦做氦Ⅱ。

　　把一個小玻璃杯按在氦Ⅱ中。玻璃杯本是空的，但是過了一會，杯底出現了液態氦，慢慢地漲到跟杯子外面的液態氦一樣平為止。

　　把這個盛著液態氦的小玻璃杯提出來，掛在半空。看，玻璃杯底下出現了液氦，一滴，兩滴，三滴……不一會，杯中的液態氦就"漏"光了。是玻璃杯漏了嗎？不，玻璃杯一點也不漏。這是怎麼回事呢？

　　原來氦Ⅱ是能夠倒流的，它會沿著玻璃杯的壁爬進去又爬出來。這是在我們日常生活中沒有碰到過的現象，只有在低溫世界才會發生。這種現象叫做"超流動性"，具有"超流動性"的氦Ⅱ叫做超流體。

　　後來，許多科學家研究了這種怪現象，又有了許多新的發現。其中最有趣的是1938年阿蘭等人發現的氦刀噴泉。

　　在一根玻璃管裡，裝著很細的金剛砂，上端接出來一根細的噴嘴。將這玻璃管浸到氦Ⅱ中，用光照玻璃管粗的下部，細噴嘴就會噴出氦Ⅱ的噴泉，光越強噴得越高，可以高達數厘米。

　　氦Ⅱ噴泉也是超流體的特殊性質。在這個實驗中，光能直接變成了機械能。

魔術世界

　　大家還記得拉姆賽把各種物質放到液態空氣中的各種奇妙的實驗吧！各種物質放在液態氦裡，情況就更奇妙了。

　　看！在液氦的溫度下，一個鉛環，環上有一個鉛球。鉛球好像失去了重量，會飄浮在環上，與環保持一定距離。

　　再看！在液氦的溫度下，一個金屬盤子，把細鏈子繫著磁鐵，慢慢放到盤子裡去。當磁鐵快要碰到盤子的時候，鏈子鬆了，磁鐵浮在盤子上，怎樣也不肯落下去。

　　真像是到了魔術世界！這一切，只能在液態氦的溫度下發生。溫度一升高，魔術就不靈了，鉛球落在鉛環上，磁鐵也落在金屬盤子裡了。

　　這是低溫下的超導現象。

　　原來，有些金屬，在液態氦的溫度下，電阻會消失；在金屬環和金屬盤中，電流會不停地流動而產生磁場。這時候，磁場的斥力托住了鉛球和磁鐵，使它們浮在半空中。

　　在低溫下，出現了許多奇妙的物理現象。許多重要的物理實驗，都要在低溫下進行。

　　目前，世界各國的物理學家還在研究液態氦，希望通過液態氦達到更低的溫度，研究各種物質在低溫下會發生什麼奇妙的變化，會有什麼我們目前還不知道的性質。這就產生了物理學的一個新的分支——低溫物理學。