De ce se încălzește corpul este destul de ușor (lumina un meci, și veți obține instantaneu temperatura la 1000 ° C), dar rece - chiar și la 100-200 de grade problemă tehnică destul de complicată? Motivul este acela că creșterea temperaturii duce la creșterea mișcării haotice termice, pentru a crește tulburare în sistem. Anume, procesele termodinamice apar spontan în această direcție (vezi Thermodynamics). Când răciți, dimpotrivă, trebuie să inventăm soluții, să compensăm reducerea tulburărilor în alte moduri.
Cea mai obișnuită metodă de răcire a sistemului este izolarea acestuia și funcționarea acestuia. De exemplu, gazul din vasul cu dilată cu piston, aceasta nu funcționează, și dacă este izolat termic, că legea conservării energiei și energia internă a temperaturii gazului este redusă în mod corespunzător. Astfel, creșterea entropiei și, desigur, nu este rupt, deoarece gradul de dezordine (entropie) nu depinde numai de temperatura, ci și pe volumul sistemului. O astfel de metodă de răcire se numește expander (expander - un vas cu pistonul) și a găsit o formă îmbunătățită dintre cele mai utilizate pe scară largă în tehnologia modernă de obținere a temperaturilor scăzute.
Pentru a răci corpurile la temperaturi scăzute, se utilizează de regulă gaze lichefiate. La urma urmei, dacă corpul este așezat într-un astfel de lichid, numai intensitatea fierbei va crește, iar temperatura lichidului va rămâne neschimbată până când se va fierbe tot.
Multe gaze lichefiate au puncte de fierbere foarte scăzute. lichefiere oxigen realizat mai întâi în 1877, inginerul francez L. Kaleto și astfel reușește să atingă temperatura de -183 ° C (punctul de fierbere al oxigenului la presiunea atmosferică) și la începutul anului 1878, el azot lichid (-196 ° C). În același an, cercetătorul R. Pictet elvețian ar putea lichefia aerul din metoda cascadă de răcire (lichidul obținut după lichefierea gazului poate fi apoi utilizat pentru lichefierea următorul punct de fierbere mai scăzut, și așa mai departe. D.).
Următoarea secțiune a drumului spre zero absolută a fost depășită de către cercetătorul englez J. Dewar. Temperatura scăzută ar trebui să fie nu numai creată, ci și reținută. Pentru a stoca gazele lichide, a inventat așa-numitul vas Dewar. Termosul, la care toți sunt obișnuiți să folosească, este un vas tipic al lui Dewar. Izolarea termică este asigurată de un vid între pereții de sticlă. Dewar a oferit designul său în 1892 și a fost atât de bun încât a rămas aproape neschimbat până în prezent. În 1898, Dewar a primit hidrogen lichid cu un punct de fierbere de -252,6 ° C Un punct de fierbere chiar mai scăzut are heliu lichid -268,8 ° C. Acesta a fost primit pentru prima oară de omul de știință olandez H. Kamerling-Onnes.
Cercetarea la temperaturi joase este o ramură foarte importantă a fizicii. Ideea este că astfel putem să scăpăm de obstacolele asociate mișcării termice haotice și să studiem fenomenele într-o formă "pură". Acest lucru este deosebit de important în studiul regularităților cuantice (vezi Mecanica cuantică). De obicei, datorită mișcării termice haotice, are loc o medie a cantității fizice pe un număr mare de valori diferite, iar salturile cuantice "sunt șterse". Cu toate acestea, la temperaturi scăzute devine posibil să se observe fenomenele cuantice macroscopice - superconductivitatea și superfluiditatea.
Temperaturile foarte scăzute sunt obținute prin răcirea magnetică. Pentru aceasta, se folosesc săruri paramagnetice, moleculele cărora, asemenea magneților mici, au momente magnetice. Aceste momente sunt orientate haotic, dar în câmpul exterior sunt aliniate de-a lungul direcției. Prin urmare, oprirea câmpului, se poate mări tulburarea din sistem și, prin izolarea termică a sistemului, se poate obține o scădere a temperaturii. În acest fel, este posibil să se obțină o temperatură care să fie de o sută de mii de un grad diferit de zero absolută.
Acum există și alte modalități de obținere a temperaturilor foarte scăzute. Rețineți că sa specificat chiar și valoarea absolută a scorului zero la scara Celsius. Aceasta este -273,15 ° C.
Articole similare
Trimiteți-le prietenilor: