Техника - молодёжи 1945-06, страница 21

вается в физике абсолютным нулем. По термометру Цельсия она равна —273,2 градуса.

Для научных исследовании удобнее всего отсчитывать температуру вверх от абсолютного нуля то ггак называемой шкале Кельвина. Чтобы перевести ее в градусы Цельсия, к которым мы так привыкли в обыденной жизни, надо вычесть т числа градусов Кельвина 273,

«Низкими» физика называет температуры, близкие к абсолютному нулю. Многие вещества претерпевают -вблизи абсолютного нуля замечательные превращения, приобретают свойства, совсем не похожие на обычные. Физика низких температур занимается изучением этих удивительных свойств.

Но откуда же берут ученые низкие температуры?

Мы видели, что на Земле, в природе они не встречаются, что только в межзвездном пространстве царит холод, близкий к абсолютному нулю. Как же быть физикам?

КОСМИЧЕСКИЙ ХОЛОД НА ЛАБОРАТОРНОМ СТОЛЕ

В этом трудном деле — получения низких температур — ученому приходит на помощь техника. Современная техника выросла на основе науки, она—-прямое следствие ее достижений. И, как благодарное дитя, она, в свою очередь, дает науке могучие.средства для новых открытий, для смелых опытов, раскрывает перед нею возможности новых исследований. Вот почему и космический холод может иметь ученый у себя на лабораторном столе.

Он получает его при помощи удивительных жидкостей — ожиженных газов, доставляемых ему техникой глубокого холода.

В чем разница между газом и жидкостью? Только в том, что атомы газа более далеки друг от друга, чем в жидкости;; связь' между ними ослаблена. Двигаясь, атомы газа стремятся разлететься в разные стороны. Сблизить их — значит превратить газ в жидкость. Hat близких расстояниях между атомами начнут действовать силы взаимного притяжения, атомы не будут более разлетаться. Вещество перейдет в .жидкое состояние.

Сблизить атомы газа можно, очевидно,, если сжимать газ, увеличивать давление на газ сверх атмосферного. Это можно сделать с помощью поршня. Проделаем такой опыт с газом аммиаком. Когда давление под поршнем достигнет семи атмосфер, аммиак станет сжижаться — мы получим жидкий аммиак.

Если теперь убрать поршень, то есть снова понизить давление до атмосферного, то жидкий аммиак станет снова превращаться в газ, будет быстро испаряться, кипеть. Но понижение давления над любой кипящей жидкостью всегда вызывает ее охлаждение. Это физическое явление знакомо всякому путешественнику в горах; на высоте, где атмосферное давление меньше, вода в чайнике всегда закипает быстрее обычного, даже еще не нагревшись до 100 градусов Цельсия. Жидкий аммиак при таком резком падении давления — с семи атмосфер до одной — охлаждается очень значительно. Получается в результате весьма холодная жидкость: 33j градуса ниже нуля Цельсия.

Этог первый маленький шаг на пути к глубокому холоду быд сделан еще в конце XVIII века., И с тех пор ожижение газов стало одной из самых увлекательных задач опытной физики. В течение XIX века были постепенно ожижены один за другим все изъест-

27300*к

2?30\

0°С*273к-

27,3'н

2,73V

0,273 и А

24ООО - наибольшая | достигнутая елаеорЭ -тории температура

6000⁹ - температура поеерхноетн солнца

24<?0-яи/7нт железо

I Щц~нипение води ■ Оцельсня- таяинелбда

. -69*ц*нанжнбтя темпе -pars/pa №8ЛЮд$6#/аЯС9 ¹ неземле

/$б к~нрити</еск&я температура кислорода

мнднни нммород ??₉S*k - жнднин азот

2%4*я - тнднии

еодород

9>2%н-сверхпро&оди-

М0СТ6 НИОбНЯ

4_лг*и-жнднш гелий

Q7 н-наименьшая температура, достигнутая отнячной Ъ&ЛИЯ

О&н сберхлроеоди--МОСТ6 гарнир

0,0273*

0.05 к исследоеание материалое на ceqox-прободнмост* /золото, меде мд/х/

0.0044-наименьшая . _ полученная темпера-

0.00273к-И г*** /'**/*/

Школа температур

ные газы, за исключением гелия, открытого лишь в самом конце столетия. Так получились в лабораториях удивительные, ни на что не похожие жидкости, одна холоднее другой...

Больших успехов в ожижении газов и получении низких температур достиг знаменитый английский физик Фарядей. В 1840 году, понижая давление над смесью твердой углекислоты со спиртом, он получил температуру —ПО градусов Цельсия. Еще одна ступенька на п>ти к абсолютному нулю.

Шагнуть на следующую ступень удалось только и 1877 году, когда французские ученые Кальете и Пикте ожи-жили кислород. Они сделали это, независимо друг от друга, двумя совершенно различными способами. Так была получена жидкость, кипящая при атмосферном давлении уже при —183 градусах Цельсия.

Это был, по сравнению с жидким аммиаком, солидный скачок к абсолютному нулю. Теперь можно было ожидать, что остающиеся 90 градусов удастся пройти с помощью других, еше не ожиженных газов. Так оно и оказа лось. Жидкий азот принес науке температуру 77 градусов Кельвина. Жидкий водород—уже 20 градусов Кельвина До холода космического пространства недоставало каких-нибудь 15—17 градусов!

Это было как будто уже так немного... А между тем каждый новый успех приносил ученым и новые трудности. Дело ведь было не только в том,, чтобы получить невиданно холодную жидкость. Мало было ее получить, надо было суметь сохранить ее драгоценные капли, не дать им испариться через одну-две минуты. Без этого любой успех в ожижении газов был бы лишь эффектным, но бесполезным- рекордом.

Все эти удивительные жидкости, едва родившись на свет, стремятся'как можно скорее «исчезнуть, превратиться опять в газ. Жидкий водород, налитый в обыкновенный стакан на столе, отчаянно бурлит, почти взрывается, стремительно выкипает. Но ничего странного в этом нет. Ведь его окружает температура, в пятнадцать раз больше той, при которой он уже может кипеть. Для подобной жидкости наша комната ~~ словно доменная печь для стакана воды. Чтобы ее сохранить, надо отгородить ее от этой колоссальной «жары», налить в какой-нибудь сосуд, надежно защищающий от тепла.

Сосуды для хранения холодных жидкостей изобрели в конце XIX века два физика: англичанин Дюар и француз д'Арсонваль. Они получили название «дюаровских», или, просто, «дюаров».

Без них невозможна сейчас ни техника глубокого холода, ни физика низких температур.

Дюаровский сосуд устроен довольно просто. Он имеет двойные стенки — стеклянные или металлические. Из промежутка между стенками воздух откачивается хорошим насосом. Комнатное тепло лишь с большим трудом пробирается внутрь сосуда по оставшимся между стенками атомам воздуха. Вот яючему жидкий! кислород, налитый в такой сосуд, может храниться в нем несколько суток, А из стакана на столе он выкипает за две-три минуты!

Сосуд Дюара явился чудесным помощником физиков в их путешествии в страну, абсолютного холода. С ним можно было смело пытаться завоевать еще несколько градусов на пути к предельно низким температурам. Огныне всякий пойманный холод мог храниться в надежном сейфе.

И действительно, вскоре был получен такой «космический» холод, что даже понадобилось вставить друг в друга два

19