Siirtymälämpötilat
Suurimmalla osalla tunnetuista suprajohteista on siirtymälämpötilat, jotka ovat välillä 1 K - 10 K. Kemiallisista elementeistä volframilla on alin siirtymälämpötila, 0,015 K ja niobiumilla korkein, 9,2 K. Siirtymälämpötila on yleensä erittäin herkkä magneettisten epäpuhtauksien esiintyminen. Esimerkiksi muutama osa miljoonasosaa mangaania sinkissä alentaa siirtymälämpötilaa huomattavasti.
Ominaislämpö ja lämmönjohtavuus
Suprajohtimen lämpöominaisuuksia voidaan verrata saman materiaalin ominaisuuksiin samassa lämpötilassa normaalitilassa. (Materiaali voidaan pakottaa normaalitilaan matalassa lämpötilassa riittävän suurella magneettikentällä.)
Kun järjestelmään laitetaan pieni määrä lämpöä, osa energiasta käytetään hilan värähtelyjen lisäämiseen (määrä, joka on sama järjestelmälle normaalissa ja suprajohtavassa tilassa), ja loput käytetään lisäämään johtavien elektronien energia. Elektronien elektroninen ominaislämpö (C e) määritellään sen elektronien käyttämän lämmön osan suhteena järjestelmän lämpötilan nousuun. Suprajohtimien elektronien ominaislämpö vaihtelee absoluuttisen lämpötilan (T) ollessa normaalissa ja suprajohtavassa tilassa (kuten kuvassa 1 esitetään). Suprajohtavassa tilassa (merkitty C es) oleva elektroninen ominaislämpö on pienempi kuin normaalitilassa (merkitty C en) riittävän alhaisissa lämpötiloissa, mutta C es tulee suurempi kuin C en, kun lähestymislämpötila Tc lähestyy, missä vaiheessa se putoaa äkillisesti C en: iin klassisissa suprajohteissa, vaikka käyrällä on kohokuvio lähellä T c: tä korkea-T c- suprajohteilla. Tarkat mittaukset ovat osoittaneet, että lämpötiloissa, jotka ovat huomattavasti alle siirtymälämpötilan, elektronisen ominaislämmön logaritmi on käänteisesti verrannollinen lämpötilaan. Tämä lämpötilariippuvuus yhdessä tilastollisen mekaniikan periaatteiden kanssa viittaa voimakkaasti siihen, että suprajohtimien elektronien käytettävissä olevien energiatasojen jakautumassa on aukko, joten jokaisen elektronin virittämiseksi alhaisemmasta tilasta vaaditaan vähimmäisenergia. ero aukon yläpuolelle. Jotkut korkean T c suprajohde antaa uusia panos ominaislämpö, joka on verrannollinen lämpötilan. Tämä käyttäytyminen osoittaa, että sähköisiä tiloja on matalalla energialla; lisätodisteita tällaisista tiloista saadaan optisista ominaisuuksista ja tunnelimittauksista.
Lämpövirta näytteen pinta-alayksikköä kohti on yhtä suuri kuin lämmönjohtavuuden (K) ja lämpötilagradientin △ T: J Q = -K △ T, miinusmerkki, joka osoittaa, että lämpö virtaa aina lämpimämmästä kylmempään alueeseen aine.
Lämmönjohtavuus normaalissa tilassa (K n) lähestyy lämmönjohtavuus suprajohtava tila (K t), kuten lämpötilan (T) lähestyy transitiolämpötilan (T c) kaikkien materiaalien, ovatko ne puhtaita tai epäpuhtaita. Tämä viittaa siihen, että energiaväli (A) jokaisella elektronilla lähestyy nollaa lämpötilan (T) lähestyessä siirtymälämpötilaa (T c). Tämä huomioi myös sen tosiasian, että elektroninen ominaislämpö suprajohtavassa tilassa (C es) on korkeampi kuin normaalitilassa (C en) lähellä siirtymälämpötilaa: kun lämpötilaa nostetaan kohti siirtymälämpötilaa (T c), energiajohta suprajohtavassa tilassa pienenee, lämpöä herättävien elektronien lukumäärä kasvaa, ja tämä vaatii lämmön imeytymistä.
