Юный техник 1967-03, страница 34

ЛУТНШНС'ГЗМН ЗА ХОЛОДОМ

В. ГЛУХОВ Рис. В. СНУМПЭ

Первая низкая температура была получена искусственным путем еще до 1740 года. Добились ее самым нехитрым способом — смешали лед с поваренной солью. Температура была незначительная — всего —21° С.

Через 100 лет после первого эксперимента уровень столбика термометра опустился уже ниже —100° С. В 1900 году остановился на отметке —259° С, а в 1908 году показывал —269° С. Счет с этой поры ведется не на десятки, а на доли градусов. Зато какие это доли! Они отвоевываются у природы на самой границе холода — у абсолютного нуля (—27.3,16° С). Ниже температуры нет! Впрочем, достичь абсолютного нуля практически и не удастся. Это аксиома, признанная учеными. К нему можно лишь приблизиться. Но низкие температуры не самоцель. Холод требуется ученым, чтобы полнее изучить свойства материи. На космическом морозе вещества ведут себя самым неожиданным образом.

Так, в 1911 году открыли сверхпроводимость — сначала у свинца, а потом и у других веществ. В свинцовом кольце, куда однажды «впрыснули» ток, он мог бы циркулировать вечно. При температурах, близких к абсолютному нулю, проводник был лишен электрического сопротивления!

Честь открытия сверхпроводимости принадлежит Камерлинг-Оннесу. Голландскому ученому первому удалось получить жидкий гелий. Наряду с азотом и водородом гелий самый удобный газ для исследования холода.

Правда, гелий стал широко применяться в лабораториях только после того, как его научились хранить. Он очень легко испаряется. Джеймс Дьюар сконструировал для таких жидкостей специальный сосуд, в котором их можно было не только хранить, но и даже перевозить.

С получения жидкого гелия в современных лабораториях мы и начнем наш рассказ о том, какими способами ученые штурмуют сегодня космический холод. На рисунке слева, стр. 32, вы видите установку для сжижения гелия. Конструкция ее в действительности может быть отличной от нашей, но принцип тот же. Кстати, таким способом можно получить и жидкий азот и водород, практически любой газ.

Итак, имея в лаборатории такую установку и несжиженный гелий, можно приступать к делу. Включаем компрессор (см. рис.). Газ сжимается под давлением поршня и начинает свой первый цикл движения по трубам. Первое устройство, куда он попадает,— холодильник. В процессе сжатия гелий нагрелся, и лишнее тепло надо отвести. По спиральной трубке гелий бежит в сосуде, заполненном водой, и охлаждается там до +20° С.

Более холодным он становится в другом холодильнике, называемом теплообменником. Забегая вперед, скажем, что здесь гелий охлаждает сам себя. Трубку в сосуде обегает уже не вода, а пары того же гелия, охлажденные в устройстве до —220° С. Но цикл наш только что начался, и температура в теплообменнике пока гораздо выше той, что на рисунке.

Из теплообменника путь гелия лежит в детандер — одно из главных устройств, добывающих холод. Здесь газ заставляют поработать: вращать турбину » или передвигать поршень (у нас на рисунке детандер турбинный) и вырабатывать электрический ток. Потрудившись, газ уменьшает запас своей внутренней энергии и еще более охлаждается.

И снова путь гелия лежит в теплообменник, а оттуда в новое устройство-— дроссель. Это вентиль, который сбрасывает давление газа до атмосферного. Расширившись, гелий охлаждается настолько, что часть его превращается в жидкость и стекает в сборник. А пары отсасываются компрессором и бегут опять по трубам, чтобы начать весь цикл сначала. По пути они-то и охлаждают в теплообменниках очередную порцию гелия.

Температура жидкого гелия —269° С (4,2° К). Как видите, нам еще далеко

31