درجات الحرارة الانتقالية
تمتلك الغالبية العظمى من الموصلات الفائقة المعروفة درجات حرارة انتقالية تتراوح بين 1 كلفن و 10 كلفن. ومن العناصر الكيميائية ، فإن التنغستن لديه أقل درجة حرارة انتقالية ، 0.015 كلفن ، والنيوبيوم الأعلى ، 9.2 كلفن. وجود شوائب مغناطيسية. على سبيل المثال ، تؤدي أجزاء قليلة من المليون من المنجنيز في الزنك إلى خفض درجة حرارة الانتقال بشكل كبير.
الموصلية الحرارية والحرارية النوعية
يمكن مقارنة الخواص الحرارية للموصل الفائق بخصائص نفس المادة عند نفس درجة الحرارة في الحالة الطبيعية. (يمكن دفع المادة إلى الحالة الطبيعية عند درجة حرارة منخفضة من خلال مجال مغناطيسي كبير بما فيه الكفاية.)
عندما يتم وضع كمية صغيرة من الحرارة في النظام ، يتم استخدام بعض الطاقة لزيادة اهتزازات الشبكة (كمية مماثلة لنظام في الحالة العادية وفي حالة التوصيل الفائق) ، ويتم استخدام الباقي لزيادة طاقة إلكترونات التوصيل. تُعرّف الحرارة الإلكترونية النوعية (C e) للإلكترونات بأنها نسبة ذلك الجزء من الحرارة التي تستخدمها الإلكترونات إلى ارتفاع درجة حرارة النظام. تختلف الحرارة النوعية للإلكترونات في الموصل الفائق باختلاف درجة الحرارة المطلقة (T) في الحالة الطبيعية وفي حالة التوصيل الفائق (كما هو موضح في الشكل 1). تكون الحرارة النوعية الإلكترونية في حالة التوصيل الفائق (المعينة C es) أصغر منها في الحالة العادية (المعينة C en) عند درجات حرارة منخفضة بما فيه الكفاية ، ولكن C es تصبح أكبر من C en مع اقتراب درجة الحرارة الانتقالية T c ، وعند هذه النقطة فإنه يسقط فجأة إلى C أون لالموصلات الفائقة الكلاسيكية، على الرغم من أن منحنى له شكل أعتاب قرب T ج لارتفاع-T ج الموصلات الفائقة. وقد أشارت القياسات الدقيقة إلى أنه ، في درجات الحرارة التي تقل كثيرًا عن درجة الحرارة الانتقالية ، فإن لوغاريتم الحرارة الإلكترونية المحددة يتناسب عكسًا مع درجة الحرارة. يشير الاعتماد على درجة الحرارة هذا ، جنبًا إلى جنب مع مبادئ الميكانيكا الإحصائية ، بقوة إلى وجود فجوة في توزيع مستويات الطاقة المتاحة للإلكترونات في الموصل الفائق ، بحيث يكون الحد الأدنى من الطاقة مطلوبًا لإثارة كل إلكترون من حالة أدناه الفجوة إلى حالة فوق الفجوة. توفر بعض الموصلات الفائقة عالية T ج مساهمة إضافية للحرارة النوعية ، والتي تتناسب مع درجة الحرارة. يشير هذا السلوك إلى وجود حالات إلكترونية تستلقي بطاقة منخفضة ؛ يتم الحصول على أدلة إضافية لهذه الحالات من الخصائص البصرية وقياسات الأنفاق.
يساوي التدفق الحراري لكل وحدة مساحة للعينة ناتج الموصلية الحرارية (K) وتدرج درجة الحرارة △ T: J Q = -K △ T ، تشير علامة الطرح إلى أن الحرارة تتدفق دائمًا من منطقة أكثر دفئًا إلى منطقة أكثر برودة مادة.
تقترب الموصلية الحرارية في الحالة الطبيعية (K n) من الموصلية الحرارية في حالة التوصيل الفائق (K s) حيث تقترب درجة الحرارة (T) من درجة الحرارة الانتقالية (T c) لجميع المواد ، سواء كانت نقية أو غير نقية. هذا يشير إلى أن فجوة الطاقة (Δ) لكل إلكترون تقترب من الصفر مع اقتراب درجة الحرارة (T) من درجة حرارة الانتقال (T c). وهذا يفسر أيضًا حقيقة أن الحرارة الإلكترونية المحددة في حالة التوصيل الفائق (C es) أعلى مما هي عليه في الحالة الطبيعية (C en) بالقرب من درجة الحرارة الانتقالية: حيث ترتفع درجة الحرارة نحو درجة الحرارة الانتقالية (T c) ، تنخفض فجوة الطاقة في حالة التوصيل الفائق ، ويزداد عدد الإلكترونات المستثارة حرارياً ، وهذا يتطلب امتصاص الحرارة.
