(Communicated in the Meeting of May ).

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1 Physics. - Die Umwandlung flüssiges Helium I ~ flüssiges Helium IJ unter Druck. Von W. H. KEESOM und K. CLUSIUS. (Communication N0. 216b from the Physical Laboratory at Leiden.) (Communicated in the Meeting of May ). 1. Einleitung. Eine nähere Betrachtung der Verhältnisse bei der Umwandlung flüssiges Helium I ~ flüssiges Helium 11 unter Berück~ sichtigung der Dichteverhältnisse dieser beiden Zustände legt die Ver~ mutung nahe. dass diese Umwandlung durch Anwendung von Druck nach tieferen Temperaturen verschoben werden muss 1). Offenbar liegen ja hier insofern ähnliche Verhältnisse wie beim System Eis~Wasser vor. als auch beim flüssigen Helium der bei höheren Temperaturen vorhanden Zustand der dichtere ist. Das Vorhandensein einer solchen Existenzlinie zwischen Schmelzkurve und Dampfdruckkurve wurde auch durch eine aufmerksame Betrachtung der Schmelzkurve nahegelegt 2). In der Gegend von etwa K. erfährt diese ei ne auffällige Umbiegung. die hauptsäch~ lich wohl von einer Änderung der Schmelzwärme herzurühren scheint. da nach visueller Beobachtung eine grosse Verschiedenheit der Dichte des flüssigen und festen Heliurns nicht vorhanden ist. Die Ausführung von Messungen über die spezifischen Wärmen des flüssigen Heliurns gab uns die Gelegenheit neue Daten bezüglich der obengenannten Existenzlinie zu gewinnen. Tatsächlich war das dabei ver~ wendete Kalorimeter derart konstruiert. dass das sich darin befindende flüssige Helium unter Druck bis zu etwa 25 Atm.. gebracht werden konnte. damit es möglich sein würde urn die spezifische Wärme des flüssigen Heliurns unter Druck zu messen. Eine Reihe von Messungen von C.. der spezifischen Wärme des flüssigen Heliurns im Sättigungszustand. sowie einige Messungen von C. bei dies en niedrigen Drucken. sind schon gemacht worden. Die Diskussion dieser Messungen ist aber noch nicht abgeschlossen. Es hat sich dabei die Frage in den Vordergrund gestellt.ob die Umwandlung fl. He I ~ fl. He 11 tatsächlich bei einer ganz bestimmten Temperatur vorgeht.. oder ob dieselbe sich über ein gewisses endliches Temperatur~ gebiet abspielt. Wir hoffen über die Resultate jener Messungen dem~ nächst zu berichten. und werden dann auch die Apparatur ausführlicher beschreiben. Indessen steht schon wohl Eest. dass die Kurve. welche die für eine I) Verg!. auch W. H. KEESOM. Nature 122. Bi ) W. H. KEESOM. These Proceedings und Leiden Comm. NO. 18ib und Supp!. No. 61b. 39 Proceedings Royal Acad. Amsterdam. Vol. XXXIV

2 606 bestimmte kleine Temperaturerhöhung benötigte Warmezufuhr als Funktion der Temperatur darstellt, an einem bestimmten Punkt, 2.19 K. für die Messungen unter Sättigungsdruck, eine äusserst scharfe Spitze besitzt. Indem wir die Frage ob die Umwandlung schroff oder in einem kleinen TemperaturintervaIl stattfindet, vorläufig noch offen lassen können wir jedenfalls behaupten, dass die Umwandlung bei einer bestimmten Temperatur ein sehr ausgeprägtes Maximum 1) durchläuft. Wir werden uns in dieser Mitteilung damit beschäftigen wie sich die Temperatur dies es Umwandlungsmaximums bei höheren Orucken verschiebt, unabhängig davon ob dieselbe als eine singuläre (die Umwandlungstemperatur bei schroffem Obergang ) zu betrachten ist oder nicht (wie das der Fal! ist fails die Umwandlung in einem endlichen Temperaturintervall stattfindet). 2. Wir konnten die in 1 genannte Apparatur in einfacher Weise verwenden, urn die Umwandlung fi. He I - fi. He 11 unter Oruck zu studieren. Es wurden dazu Abkühlungskurven aufgenommen, während das Kalorimetergefäss mit f1üssigem Helium gefüilt war, das Heliumbad im Kryostat auf eine bestimmte Temperatur unterhalb des Umwandlungspunktes gebracht und da konstant gehalten, und im Vakuumraum etwas Heliumgas für die Wärmeübertragung einge1assen war. - t in' Fig. 1. In Fig.list eine der Abkühlungskurven aufgetragen, die erhalten wurden bei den Experimenten bei denen das Helium sich unter Sättigungsdruck befand. Als Ordinate ist der Widerstand des Phosphor- 1) Maximum der Ableitung der inneren Energie oder der Enthalpie nach der Temperatur.

3 607 bronzethermometers 1) und als Abszisse die Zeit herangezogen. Die Kurve stimmt ihrem Charakter nach mit den früher publizierten Erwärmungs~ kurven 2) völiig überein. Auf den ersten Abfall folgt nach einer un- ~490r-~ ' :"80,, --, \... E ~ 0-, ~ c: 2~ : ~O--~--~~ ~~~~~--~ tzeit fortiaufend - Fio. 2. scharfen Umbiegung ein kurzes. fast horizontales Stück und ein erneuter schwächerer AbfalI, der nach tieferen Temperaturen zu wieder steiler wird. Die Lage des Wendepunktes war stets exakt K. und stimmte mit der Temperatur des Umwandlungsmaximums genau überein. 1) W. H. KEESOM und J. N. VAN DEN ENDE. These Proceedings 32, 1171, 1929; Leiden Comm. NO. 203c. 2) Vergl. z. B. W. H. KEESOM. S. WEBER und G. N0RGAARD. These Proceedings Leiden Comm. NU. 202b. und W. H. KEESOM und M. WOLPKE. These Proceedings 31, Leiden Comm. NO. 190b. 39*

4 608 Behufs der Beobachtung der Umwandlung im komprimierten flüssigen Helium wurde das flüssige Helium mittels Heliumgas unter Druck gebracht. taaat & P t He fest I.--{, / He. flü.si~ \ I \. O-T 2 Fig. 3. I V He I f1üssig 3 und dann die Zufuhr mittels ei nes Hahnes abgeschlossen. Der Druck konnte an einem Metallfeder-manometer abgelesen werden. Während der Abkühlung wurde auch die zeitliche Änderung dies es Druckes genau festgestellt. Da die Dichte des Heliums am Umwandlungsmaximum ebenfalls ein Maximum hat. muss die Druck Zeitkurve hier ein Minimum aufweisen. Theoretisch sollte man erwarten. dass dieses Minimum mit der vom Widerstandsthermometer angezeigten Haltetemperatur zeitlich exakt übereinstimmen würde. Praktisch mussten wir aber feststellen. dass das Druckminimum etwas eher als das zugehörige horizontale Stück der Abkühlungskurve erreicht wird (s. Fig. 2). Diese Diskrepanz erklärt sich einfach durch die verhältnismässig schlechte Wärmeleitfähigkeit des flüssigen Heliums. die bewirkt. dass vom Thermometer entferntere Teile der Flüssigkeit bereits den Hauptteil der Umwandlung durchlaufen haben und schon wieder kleinere Dichte zeigen. während in seiner Nähe noch die dem Umwandlungsmaximum entsprechenden Verhältnisse vorherrschen. Die dadurch bedingte Unsicherheit dürfte jedoch wegen der Flachheit des Minimums nur geringfügig sein. 3. Die Ergebnisse sind in der nachfolgenden TabeHe I wiedergegeben und mit den Schmelzdruckdaten in Fig. 3 vereinigt 1). Das Maxi- 1) Die Temperaturwerte für die Schmelzdrucke wurden nach W. H. KEESOM. S.WEBER. NeRGAARD und SCHMIDT. these Proceedings Leiden Comm. Nos. 202b. 202c korrigiert.

5 609 mum der Umwandlung, das auf allen Abkühlungskurven deutlich zu sehen ist, verschiebt sich also in der Tat nach tieferen Temperaturen zu und würde die Schmelzdruckkurve bei 30.0 at und K. etwa treffen. Es TABELLE I. Abhängigkeit der Temperatur des Umwandlungsmaximums von f1üssigem Helium vom Druck. Mnsungen vom 18 De% P At Tum",. ok ) Q i I 1.86 Nach linearer Extrapolation schneidet die Umwandlungskurve die Schmelzdruckkurve bei 30.0 At und etwa 1.75 K. kann nach den vorliegenden Resultaten wohl kaum zweifelhaft sein, dass die Umwandlungslinie ein Gebiet für das flüssige Helium abschneidet, das in seiner Ausdehnung nach hohen Temperaturen und gegen die Dampfdruckkurve zu vollständig umrandet ist. 1) Nach KEESOM, WEBER und SCHMIDT. Leiden Comm. NO. 202c.