大家都知道,地球上最寒冷的地方在南极,那里一年四季气温都在零度以下,最低可达到零下94℃。
不过我要告诉大家,在地球上还有远比南极更冷的地方,甚至可以冷到零下200℃以下,那就是在低温物理学家的实验室里。低温物理学是一门研究各种物质在超低温环境下会发生什么奇妙变化的学科。它的诞生要归于制冷机的发明。
现在家家都有冰箱,可以将暂时不吃的食物冷藏保存起来。古代没有这样的装置,只好在冬天从结冰的河里凿出大块的冰,放到地窖保存到夏天,再将食物放到冰上避免腐坏。
1755年,英国化学家卡伦发明了一种最早的制冷机,他先用气泵将水的表面抽成真空,强迫水迅速挥发,这一过程会吸收周围和自身的热量,最后水变冷而结冰。
19世纪,由于热力学的发展,科学家认识到气体的更多特性,开始通过压缩气体使其在常温下体积缩小而液化。利用这种方法,可在零下十几摄氏度和一定的压力下制成液氯和液态二氧化碳。然后让液氯或液态二氧化碳在常温下快速挥发,自身温度就会急剧下降,可获得零下几十摄氏度的低温。
此后,人们又采用分级挥发制冷的方法,先制成液态二氧化碳,然后使其挥发变冷,用来冷却其他气体,这样一步步降低温度,最终可以获得零下100℃以下的超低温。利用这种方法,科学家先后制成液氧和液氮。
不久,英国人汉普森和德国人林德又发明新的压缩制冷方法,先将气体强力压缩,这时气体就会发热,将其冷却至常温后再撤除压力让它膨胀,在此过程中要吸收很多的热,自身就会迅速变冷,然后再将其压缩,反复这一过程,就会变得越来越冷。人们用这种方法获得零下240℃以下的超低温,先后制成液氢和固态氢。
20世纪初,荷兰科学家昂内斯开始向绝对零度这一目标挑战。他首先制得液氢,然后用液氢将氦气冷却到零下255℃,再让它膨胀变冷,最终获得零下269℃超低温,氦气变成无色透明的液体。昂内斯再接再厉,将温度一直冷却至零下272℃,已经接近绝对零度了,但始终未能获得固态氦。原因是即使在绝对零度,氦分子仍然具有少量的内能,也称“零点能”,它是目前人们知道的即使在绝对零度也不结冰的唯一物质。直到1926年,科学家在25个大气压和零下272℃条件下才制成固态氦。昂内斯因此获得1913年诺贝尔物理学奖。
液化氦的温度
液氦是氦的液化体。无色透明,无臭无味。临界温度(5.20K)和沸点(4.125K)最低。它可获得mK级的超低温,是一种最主要的低温源。具有性质:如在常压下永远不会凝成固体,没有三相点,只有当压力超过2.5MPa后才出现固相;存在入相变现象,在入点(2.1 72K)处比热、密度等都有突变;存在超流性...
液氦多少℃
氦的熔点为一272.2℃,沸点为一268.934℃,所以理论上液氦应存在于这两个温度之间。 但事实上氦不仅是最难液化的气体,还是最难进入凝固状态的液体。在常压下,即使冷却到人类低温技术的极限,即极其接近绝对零度时,仍然是液体。也就是说正常气压...
人类最早发现的超流体是接近绝对零度
在标准大气压下,氦的液化温度为4.215K。当温度从临界温度下降到绝对零度时,氦始终保持液态,不会凝固。只有在超过25大气压的条件下,液氦才会出现固态。
在一个大气压下,一升液态氦气转化为气体的体积?
问题有一点说得不是很清楚,一个标准大气压(101325Pa)下,氦的液化点(沸点)是零下268.92摄氏度,不知道是需要知道汽化为该温度下气体的体积还是到常温时气体的体积?我想可能后者可能性大一点。一个标准大气压(101325Pa),-268.92摄氏度,液氦密度124.73 g\/L,气态氦密度16.757 g\/L。由此可...
液化氦气的过程是怎样的?
直到1908年7月10日,荷兰物理学家昂内斯终于征服了氦。他把杜瓦方法推进了一步,利用液态氢在压力下将氦冷却至-255℃(18K),然后让氦膨胀来进一步冷却其自身。借助此法,他液化了氦。然后再让液态氦蒸发,温度进一步下降,在常压下可液化氦(4.2K)。这个温度可使所有其他物质都是固体。他甚至将温度...
空气什么温度成液体?
1. 空气是由多种气体混合而成,因此没有统一的温度使其全部转变为液体。2. 空气中不同成分的液化温度各不相同:氧气需降至-183摄氏度,氮气为-196摄氏度,二氧化碳为-78.5摄氏度,氦气为-268.9摄氏度,氖气为-246摄氏度。3. 在工业上,通过蒸馏利用氮气和氧气的沸点差异来分离氧气。4. 液化的...
液态氦的温度是多少
1. 1898年,英国物理学家杜瓦成功液化氢气。同年,荷兰物理学家卡美林·奥涅斯也实现了氢气的液化。2. 液态氢的沸点极端低至零下253摄氏度。在这样的低温下,所有其他气体不仅能够液化,甚至还会转变为固态。3. 唯独氦气,作为最后的气体,一直拒绝液化。卡美林·奥涅斯立下决心,要使氦气也变为液态。
氦气的性质与用途
氦气的性质:在水中的溶解度很低,是空气中较轻的气体之一;用途:可用于制冷。常温下,氦气是一种极轻的无色、无臭、无味的单原子气体。是所有气体中最难液化的,是不能在标准大气压下固化的物质。液化后温度降至2.174K时,具有表面张力很小、导热性很强、黏度极低等特殊性质。利用液态氦可以得到...
氦气用于制造低温环境是应用了什么性质吖???
氦气用于制造低温环境是应用了化学性质。氦气液化后温度降至2.174K时,具有表面张力很小、导热性很强、黏度极低等特殊性质。利用液态氦可以得到接近绝对零度的低温。化学性能稳定,进行低压放电时显深黄色。一般不生成化合物,在低压放电管中受激发可形成He2+、HeH等离子及分子。一般状态下很难和其他物质...
世界上最难结冰的液体是哪种?
是液氦。He 氦一直到了20世纪初才能够液化,其液化温度为4.3k,接近于绝对零度。而要将液氦结冰则需要在2.6Mpa的高压下在0.95k才能固化。即-272.20度。绝对零度是-273.15度 越接近于绝对零度,要降低温度的难度越大。绝对零度是达不到的。