Overgangstemperaturen
De overgrote meerderheid van de bekende supergeleiders heeft overgangstemperaturen tussen 1 K en 10 K. Van de chemische elementen heeft wolfraam de laagste overgangstemperatuur, 0,015 K en niobium de hoogste, 9,2 K. De overgangstemperatuur is meestal erg gevoelig voor de aanwezigheid van magnetische onzuiverheden. Zo verlagen enkele delen per miljoen mangaan in zink de overgangstemperatuur aanzienlijk.
Specifieke warmte en thermische geleidbaarheid
De thermische eigenschappen van een supergeleider zijn te vergelijken met die van hetzelfde materiaal bij dezelfde temperatuur in normale toestand. (Het materiaal kan bij lage temperatuur in de normale toestand worden gedwongen door een voldoende groot magnetisch veld.)
Wanneer een kleine hoeveelheid warmte in een systeem wordt gebracht, wordt een deel van de energie gebruikt om de roostertrillingen te verhogen (een hoeveelheid die hetzelfde is voor een systeem in de normale en in de supergeleidende toestand), en de rest wordt gebruikt om te verhogen de energie van de geleidingselektronen. De elektronische specifieke warmte (C e) van de elektronen wordt gedefinieerd als de verhouding van dat deel van de door de elektronen gebruikte warmte tot de temperatuurstijging van het systeem. De soortelijke warmte van de elektronen in een supergeleider varieert met de absolute temperatuur (T) in de normale en in de supergeleidende toestand (zoals weergegeven in figuur 1). De elektronische specifieke warmte in de supergeleidende toestand (aangeduid met C es) is kleiner dan in de normale toestand (aangeduid met C en) bij voldoende lage temperaturen, maar C es wordt groter dan C en als de overgangstemperatuur T c wordt benaderd, op welk punt het zakt abrupt naar C en voor de klassieke supergeleiders, hoewel de kromme een kromme vorm heeft nabij T c voor de hoge T c supergeleiders. Nauwkeurige metingen hebben aangetoond dat bij temperaturen die aanzienlijk onder de overgangstemperatuur liggen, de logaritme van de elektronische soortelijke warmte omgekeerd evenredig is met de temperatuur. Deze temperatuurafhankelijkheid, samen met de principes van statistische mechanica, suggereert sterk dat er een kloof is in de verdeling van energieniveaus die beschikbaar zijn voor de elektronen in een supergeleider, zodat er een minimale energie nodig is voor de excitatie van elk elektron vanuit een staat beneden de kloof naar een toestand boven de kloof. Sommige high-T c supergeleiders leveren een extra bijdrage aan de specifieke warmte, die evenredig is met de temperatuur. Dit gedrag geeft aan dat er elektronische toestanden zijn met een lage energie; aanvullend bewijs van dergelijke toestanden wordt verkregen door optische eigenschappen en tunnelmetingen.
De warmtestroom per oppervlakte-eenheid van een monster is gelijk aan het product van de thermische geleidbaarheid (K) en de temperatuurgradiënt △ T: J Q = -K △ T, het minteken dat aangeeft dat warmte altijd van een warmer naar een kouder gebied stroomt een stof.
Het warmtegeleidingsvermogen in de normale toestand (K n) benadert het warmtegeleidingsvermogen in de supergeleidende toestand (K s) als de temperatuur (T) de overgangstemperatuur (T c) voor alle materialen benadert, of ze nu puur of onzuiver zijn. Dit suggereert dat de energiekloof (Δ) voor elk elektron nul nadert wanneer de temperatuur (T) de overgangstemperatuur (T c) nadert. Dit zou ook verklaren waarom de elektronische specifieke warmte in de supergeleidende toestand (C es) hoger is dan in de normale toestand (C en) nabij de overgangstemperatuur: als de temperatuur wordt verhoogd naar de overgangstemperatuur (T c), de energiekloof in de supergeleidende toestand neemt af, het aantal thermisch aangeslagen elektronen neemt toe en dit vereist de opname van warmte.
