Техника - молодёжи 1952-12, страница 12

Лауреат Сталинской премии, доктор технических наук С. Я. ГЕРШ

В ОБЛАСТИ ГЛУБОКОГО ХОЛОДА

В мировой литературе встречаются случаи удивительных совпадений, когда автор, фантазируя, неожиданно для себя предугадывает еще неизвестную в его время истину. Знаменитому сатирику Свифту в этом отношении повезло. В его «Гулливере» есть, по крайней мере, два таких совпадения. Первое — довольно точное описание двух спутников Марса, в то время еще не известных науке. И второе-Бот как описывает Свифт работу одного «универсального искусника» из академии Логадо:

«...В его распоряжении пятьдесят помощников. Одни сгущают воздух, делая его осязаемым, извлекая из него азот и давая испаряться водянистым и текучим его частицам...»

Конечно, для Джонатана Свифта, опубликовавшего «Гулливера» в 1726 году, казалось вызывающим улыбку абсурдом пытаться превращать воздух в жидкое или твердое тело. Это удалось сделать только почти два века спустя — в конце прошлого столетия. Ведь для этого необходимо получить столь низкие температуры, о которых во времена Свифта и понятия не имели.

Самая низкая температура воздуха, замеренная на земном шаре в районе полюса холода, в Верхоянске, равняется —78°. Но по сравнению с глубокими температурами эта температура оказывается очень высокой.

Так, жидкий воздух кипит при атмосферном давлении при температуре -192°, водород при -253°, а гелий. имеющий самую низкую температуру кипения из всех известных нам газов, кипит уже при - 267''.

На Земле в естественных условиях мы никогда не наблюдали подобных температур. Существуют ли они вообще в природе?

Да, существуют. Учоные-астропо-мы измерили с помощью точнейших приборов температуры на поверхности внешних планет нашей солнечной системы. Оказалось, что там царит этот чудовищный холод — от —151° на Юпитере до —229^а на Плутоне. Условия, которые господствуют на этих планетах, мы можем себе представить только силой воображения.

1U

Рис. С. ВЕЦРУМБ

Горы и скалы — из твердой углекислоты; стремительно бегущие по глубоким руслам, прорытым в этих скалах, прозрачно-голубые реки — из жидкого кислорода и азота; кислородно-азотные облака, плавающие в водородной атмосфере.

Если бы Земля оказалась в подобных условиях, то наша атмосфера, простирающаяся вверх на сотни километров, превратилась бы в двенадцатиметровой толщины прозрачный слой льда. Химический анализ показал бы, что этот лед образуют два элемента — кислород и азот.

Но вовсе не обязательно в поисках глубоких температур отправляться в космический рейс. В настоящее время эти температуры можно искусственно получить на Земле.

С помощью машин и аппаратов можно получать температуры почти до абсолютного нуля, то-есть до —273°. В лабораторных условиях удается получить температуры, отстоящие от абсолютного нуля всего на несколько сотых градуса. Температуры этого диапазона и называются весьма низкими, или глубокими.

Ученые провели множество исследований в области глубоких температур. Оказалось, что при этом свойства очень многих веществ весьма отличаются от наблюдаемых нами при обычных условиях. В этом можно убедиться на простейших опытах, проведение которых возможно даже в школе. Так, эластичную резиновую грушу, охлажденную до —100°, можно разбить ударом молотка, словно стеклянную колбу. Свинцовый колокольчик начинает звенеть серебряным звоном. Свинцовая проволока, свернутая спиралью, приобретает упругость стальной пружины.

Но еще более удивительные свойства открылись ученым, когда их исследования опустились в область еще более глубоких температур. При приближении к абсолютному нулю у целого ряда металлов исчезало электрическое сопротивление. Ток, пущенный в замкнутой катушке, циркулировал в ней бесконечно долго, не ослабевая ни на йоту. Магнитная пластинка повисала над жидким гелием, в котором лежала тарелочка из свинца; казалось, невидимые резиновые нити

поддерживают этот магнитик во взвешенном состоянии. В самом гелии было открыто чудесное свойство — сверхтекучесть.

Нет сомнения, что и дальнейшие исследования в этой области обогатят науку новыми, не менее интересными открытиями. Но не только ради науки нужны нам глубокие температуры. Огромно их значение для практики, для промышленности сегодняшнего дня.

ПРИМЕНЕНИЕ ГЛУБОКОГО ХОЛОДА

Многие, наверное, видели, как узкое лезвие кислородного пламени режет стальные листы толщиной 100—200 мм. Если несколько изменить содержание в нем кислорода, это же пламя может соединять отдельные куски металла, сваривать их. Умелые руки сварщиков зажигают это пламя и в цехах крупных заводов, и в колхозных мастерских, и на подпирающих небо каркасах высотных зданий, и глубоко под водой.

Но кислород применяется не только для производства сварочных работ. Он используется и в металлургии: обогащенное кислородом дутье интенсифицирует доменный и мартеновский процессы. Он применяется и в химической промышленности: на заводах азотной и серной кислот, в содовом производстве, при газификации низкосортных топлив и т. д.

Кислород в промышленных количествах получают из воздуха с помощью низких температур.

...Каждый год, когда сотни тысяч тракторов пашут бескрайные поля колхозов и совхозов, чтобы получить еще более высокий урожай, в почву вводятся миллионы тонн азотистых удобрений. Вырабатывают их на специальных заводах, основным сырьем для которых является... азот воздуха.

Извлекается азот из воздуха также в установках глубокого холода.

...В атмосфере Земли почти нет ни одного газа, как бы ничтожна ни была его примесь, который не использовался бы в нашем народном хозяйстве. Аргоном наполняют электрические лампы накаливания, и срок их службы становится по сравнению с вакуумными значительно большим. Неон вспыхивает в газосветных лампах ослепительным оранжевым пламенем — кажется, что это трепещет в стеклянной трубке кусок северного сияния. Даже криптон и ксенон, составляющие соответственно 1/1000 000 и 1/11000 000 по объему доли воздуха, и те приняты на службу советскому человеку. Оказалось, что именно криптоно-ксено-новая смесь является лучшим наполнителем электрических ламп. Она повышает их экономичность на 20% и удлиняет срок службы в несколько раз!

Только применение глубоких температур позволяет получать в достаточных для натпей промышленности количествах эти газы, содержащиеся в атмосфере буквально в гомеопатических дозах.

ДОРОГИ В ОБЛАСТЬ ГЛУБОКОГО ХОЛОДА

Ногда в 1852 году почти одновременно Джоуль и Том сон заметили, что при расширении сжатто воздуха наблюдается понижение тем-