我爱学习网 52xx.cn我爱学习网菜单按钮
  • 搜索

怎么把气体变成液体?

热量不会自动地从低温物体向高温物体传递,因此,要获得比自然环境温度低的环境就需要通过人工的办法。

低温获得气体液化是密切相关的。18世纪末荷兰人范·马鲁姆第一次靠高压压缩方法将氨液化。1823年法拉第在研究氯化物的性质时,发现玻璃管的冷端出现液滴,经过研究证明这是液态氯(液化温度-34.6℃)。1826年他把玻璃管的冷端浸入冷却剂中,从而陆续液化了多种气体。以此为基础,形成了普通制冷技术,如冰箱和空调机组以蒸汽压缩节流制冷为主,利用气体或者液体压缩为高压状态,然后放热,再膨胀为低压状态而产生制冷降温效应,这种方法可以获得-80℃~-150℃左右的低温

但此后几十年间,氧、氮、氢等气体毫无液化的迹象,许多科学家认为,这些就是真正的“永久气体”。但它们真的是永远不能液化吗?答案是否定的。只要低于一定的温度,就可以把气体转化为液体。1877年,氧实现液化,6年后除氢和氦之外的所有“永久气体”都被液化了。1892年英国人杜瓦发明了低温恒温器杜瓦瓶,并在1898年实现了氢的液化,达到20.4开的温度,接着又用抽出氢表面的蒸气的方法实现了氢的固化,达到了12开。至此,只剩下最后一种“永久气体”氦还没有被液化

氢的液化为氦的液化创造了条件。低温获得当时主要采用液体蒸发和节流膨胀。要获得低温度,往往需要多级复叠系统获得,这在物理学原理上是可能的,但在实践中却存在许多技术问题。设计者必须考虑各种物理问题和解决这些问题所需的技术装备,很多仪器都需要自己制造,甚至开始时连电力都需要自己来解决。荷兰莱顿大学的物理学家昂内斯以极大的精力改善了实验室装备,在1908年通过采用压缩氮气节流预冷氢、氢压缩节流预冷氦,最终用压缩节流的方法将氦液化获得了4.2开的低温。至此,自然界所有的气体都可以被液化了!

【知识点】低温与超导现象的发现

自从1908年实现氦的液化以来,低温物理学得到了迅速发展。昂内斯规模宏大的低温实验室成了国际上研究低温的圣地,他和他的合作者不断创造新的成绩,对低温下的各种物理现象进行了广泛的研究,测量了10开以下金属的电阻。1911年,他们发现温度大约4.15开时汞的电阻会突然消失,几乎接近0,从而发现全新的低温物理现象——超导。

【发散思维】理论上可能存在的最低温度是多少呢?

【本文关键词】绝对零度 气体液化 开尔文