Nhiệt độ chuyển tiếp
Phần lớn các chất siêu dẫn đã biết có nhiệt độ chuyển tiếp nằm trong khoảng từ 1 K đến 10 K. Trong số các nguyên tố hóa học, vonfram có nhiệt độ chuyển tiếp thấp nhất, 0,015 K và niobi cao nhất, 9,2 K. Nhiệt độ chuyển tiếp thường rất nhạy cảm với sự hiện diện của tạp chất từ tính. Chẳng hạn, một vài phần triệu mangan trong kẽm, làm giảm đáng kể nhiệt độ chuyển tiếp.
Nhiệt dung riêng và độ dẫn nhiệt
Các tính chất nhiệt của chất siêu dẫn có thể được so sánh với các tính chất của cùng một vật liệu ở cùng nhiệt độ ở trạng thái bình thường. (Vật liệu có thể được buộc vào trạng thái bình thường ở nhiệt độ thấp bằng từ trường đủ lớn.)
Khi một lượng nhiệt nhỏ được đưa vào một hệ thống, một phần năng lượng được sử dụng để tăng các dao động mạng (một lượng tương tự cho một hệ thống ở trạng thái bình thường và ở trạng thái siêu dẫn), và phần còn lại được sử dụng để tăng năng lượng của các electron dẫn. Nhiệt dung riêng điện tử (C e) của các electron được định nghĩa là tỷ lệ của phần nhiệt đó được các electron sử dụng so với sự tăng nhiệt độ của hệ thống. Nhiệt dung riêng của các electron trong chất siêu dẫn thay đổi theo nhiệt độ tuyệt đối (T) ở trạng thái bình thường và ở trạng thái siêu dẫn (như trong Hình 1). Nhiệt dung riêng của điện tử ở trạng thái siêu dẫn (chỉ định C es) nhỏ hơn ở trạng thái bình thường (chỉ định C en) ở nhiệt độ đủ thấp, nhưng C es trở nên lớn hơn C en khi nhiệt độ chuyển tiếp T c được tiếp cận, tại điểm đó nó giảm đột ngột xuống C en cho các chất siêu dẫn cổ điển, mặc dù đường cong có hình dạng gần với c c cho các chất siêu dẫn T cao c. Các phép đo chính xác đã chỉ ra rằng, ở nhiệt độ thấp hơn đáng kể so với nhiệt độ chuyển tiếp, logarit của nhiệt dung riêng điện tử tỷ lệ nghịch với nhiệt độ. Sự phụ thuộc nhiệt độ này, cùng với các nguyên tắc của cơ học thống kê, cho thấy mạnh mẽ rằng có sự chênh lệch trong phân bố mức năng lượng có sẵn cho các electron trong chất siêu dẫn, do đó cần một năng lượng tối thiểu để kích thích mỗi electron từ trạng thái bên dưới khoảng cách đến một trạng thái trên khoảng cách. Một số chất siêu dẫn c cao T cung cấp một đóng góp bổ sung cho nhiệt dung riêng, tỷ lệ thuận với nhiệt độ. Hành vi này chỉ ra rằng có những trạng thái điện tử nằm ở mức năng lượng thấp; bằng chứng bổ sung của các trạng thái như vậy được lấy từ các tính chất quang học và các phép đo đường hầm.
Lưu lượng nhiệt trên một đơn vị diện tích của mẫu bằng với sản phẩm của độ dẫn nhiệt (K) và độ dốc nhiệt độ △ T: J Q = -K △ T, dấu trừ cho thấy nhiệt luôn truyền từ nơi ấm hơn đến vùng lạnh hơn một chất.
Độ dẫn nhiệt ở trạng thái bình thường (K n) đạt tới độ dẫn nhiệt ở trạng thái siêu dẫn (K s) khi nhiệt độ (T) đạt đến nhiệt độ chuyển tiếp (T c) cho tất cả các vật liệu, cho dù chúng là nguyên chất hay không tinh khiết. Điều này cho thấy khoảng cách năng lượng (Δ) cho mỗi electron gần bằng 0 khi nhiệt độ (T) gần đến nhiệt độ chuyển tiếp (T c). Điều này cũng sẽ giải thích cho việc nhiệt dung riêng của điện tử ở trạng thái siêu dẫn (C es) cao hơn ở trạng thái bình thường (C en) gần nhiệt độ chuyển tiếp: khi nhiệt độ được tăng lên đến nhiệt độ chuyển tiếp (T c), khoảng cách năng lượng ở trạng thái siêu dẫn giảm, số lượng electron bị kích thích nhiệt tăng và điều này đòi hỏi sự hấp thụ nhiệt.
