Temperaturile de tranziție
Marea majoritate a supraconductorilor cunoscuți au temperaturi de tranziție care se situează între 1 K și 10 K. Dintre elementele chimice, tungstenul are cea mai scăzută temperatură de tranziție, 0,015 K și niobiu cea mai ridicată, 9,2 K. Temperatura de tranziție este de obicei foarte sensibilă la prezența impurităților magnetice. Câteva părți la milion de mangan în zinc, de exemplu, scad considerabil temperatura de tranziție.
Conductivitate termică și termică specifică
Proprietățile termice ale unui supraconductor pot fi comparate cu cele ale aceluiași material, la aceeași temperatură în stare normală. (Materialul poate fi forțat în stare normală la temperatură scăzută de un câmp magnetic suficient de mare.)
Când o cantitate mică de căldură este introdusă într-un sistem, o parte din energie este utilizată pentru a crește vibrațiile de zăbrele (o cantitate care este aceeași pentru un sistem în stare normală și în stare superconductoare), iar restul este utilizat pentru a crește energia electronilor de conducere. Căldura specifică electronică (C e) a electronilor este definită ca raportul acelei porțiuni de căldură utilizate de electroni la creșterea temperaturii sistemului. Căldura specifică a electronilor într-un supraconductor variază cu temperatura absolută (T) în starea normală și în stare superconductoare (așa cum se arată în figura 1). Căldura specifică electronic în starea supraconductoare (denumită C es) este mai mică decât în starea normală (desemnată C en) la temperaturi suficient de scăzute, dar C es devine mai mare decât C en ca temperatură de tranziție T c este abordată, punct în care aceasta scade brusc la C en pentru superconductorii clasici, deși curba are o formă de cusp în apropiere de T c pentru superconductoarele high-T c. Măsurătorile precise au indicat că, la temperaturi considerabil sub temperatura de tranziție, logaritmul căldurii specifice electronice este invers proporțional cu temperatura. Această dependență de temperatură, împreună cu principiile mecanicii statistice, sugerează cu tărie că există o diferență în distribuția nivelurilor de energie disponibile pentru electroni într-un superconductor, astfel încât este necesară o energie minimă pentru excitarea fiecărui electron dintr-o stare de dedesubt. decalajul către o stare deasupra decalajului. Unele dintre high T c supraconductori furnizează o contribuție suplimentară la căldura specifică, care este proporțională cu temperatura. Acest comportament indică faptul că există stări electronice aflate la o energie scăzută; dovezi suplimentare ale unor astfel de stări sunt obținute din proprietățile optice și măsurătorile în tunel.
Fluxul de căldură pe unitatea de suprafață a unui eșantion este egal cu produsul conductivității termice (K) și gradientul de temperatură △ T: J Q = -K △ T, semnul minus care indică faptul că căldura curge întotdeauna de la o zonă mai caldă la una mai rece o substanță.
Conductivitatea termică în stare normală (K n) se apropie conductivitatea termică în starea supraconductoare (K s) ca temperatura (T) se apropie de temperatura de tranziție (T c) pentru toate materialele, indiferent dacă acestea sunt pure sau impure. Acest lucru sugerează că diferența de energie (Δ) pentru fiecare electron se apropie de zero, deoarece temperatura (T) se apropie de temperatura de tranziție (T c). Acest lucru ar fi de asemenea pentru faptul că căldura electronică specifică în starea supraconductoare (C es) este mai mare decât în starea normală (C en) în apropierea temperaturii de tranziție: deoarece temperatura este ridicată spre temperatura de tranziție (T c), decalajul de energie în starea de supraconductor scade, numărul electronilor excitați termic crește, iar acest lucru necesită absorbția căldurii.
