低温是对人类非常重视的一项研究,这是过去100年来工程师的主要项目。低温,源自希腊词Kryos意味着“冰冷”,是在低温下的物质研究。但是,甚至低温的右面甚至是低温的温度,看到随着在低温的最高温度下达到100(C(-148(F)和所用的最低温度,是无法实现的温度-273.15(C)(C( -459.67(f)。此外,在谈到低温学时,很少使用术语Celsius和华氏度。而是科学家使用称为Kelvin(k)的不同测量。用于低温的Kelvin规模从173 k到上面的kelvin的一小部分。绝对零。低温使用的两个主要科学,它们是超导和超浊度。

1877年,冷冻原来是在1877年出现的,当时一个名叫Rasul Pictet的瑞士物理学家和法国工程师命名为Louis P. Cailletet液化第一次氧气。Cailletet使用称为绝热膨胀的过程在他的实验室中产生液氧,这是“热力学过程,其中气体的温度扩展而不加入或从气体或周围系统中提取热量”(Vance 26)。同时,Pictet使用了“Joule-Thompson效应”的热力学过程,使得指出“在涉及低于一定温度和压力下膨胀的过程中的流体温度减小”(McClintock 4)。在Cailletet和Pictet之后,由波兰的Karol S. Olszewski和Zygmut Von Wrooblewski开发了一个称为级联的第三种方法。此时,历史上,氧气现在能够在90 k下液化,然后在77 k获得液氮后,由于这些进步,世界各地的科学家开始在竞争中竞争,以降低竞争对手的气温零(0 k)[Vance,1-10]。

然后,在1898年,James Dewar在成功液化氢化氢气时疯狂的主要原因是在20 K的原因如此壮观的原因是,在20K氢也沸腾,这提出了一个非常困难的处理和储存问题。杜瓦通过发明称为杜瓦瓶的双壁储存容器来解决了这个问题,这可能含有并保持液态氢几天。然而,在这个时候,科学家们意识到,如果他们要做出更多的进步,他们必须有更好的持有容器。因此,科学家们提出了我们今天仍然使用的绝缘技术。这些技术包括膨胀泡沫材料和辐射屏蔽。[McClintock 43-55]

当荷兰物理学家Heike Kamerling Onnes液化氦气在4.2然后3.2 K时,达到1908年的最后一个主要进展。剩下的冷冻机的进步已经非常小,因为它是一个基本的热力学法,你可以接近但从来都可以接近实际上达到绝对零。自1908年以来,我们的技术大大增加,我们现在可以将钠天然气冻结到40百万分钟内,以至于绝对零。然而,在每个物理学家的背面,他们想要打破热力学定律,并且在原子中的每个质子,电子和中子都绝对冷冻到绝对零的温度。

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此外,它们是与称为超导和超浊的低温纤维的两个受试者。超导性是低温现象,其中金属在一定温度以下丢失的所有电阻,称为临界温度(Tc),并转移到“......零阻力状态......”(Tilley 11)。Heike Kamerlingh Onnes也发现了这种不寻常的行为。It was discovered when Onnes and one of his graduate students realized that Mercury loses all of its electrical resistance when it reaches a temperature of 4.15 K. However, almost all elements and compounds have Tc’s between 1 K and 15 K (or -457.68 (F and -432.67 (F) so they would not be very useful to us on a day to day basis[McClintock 208-226].

然后在1986年,J Gregore Bednorz和K.Alex Muller发现了镧,钡和铜的氧化物在30 k下变为超导。这一发现震惊了世界和刺激的科学家们发现更加“高温超导体”。在这一发现之后,1987年,休斯顿大学和阿拉巴马大学的科学家发现了YBCO,一种具有95 K的化合物。这一发现使超导性成为液氮的沸点高于沸点,因此现在相对便宜,液体相对便宜氮气可以取代低温实验所需的高价液氦。迄今为止,最高报告的TC是125 k,属于由铊,钡,钙,铜和氧气制成的Compuld。现在,随着高温超导体的可用性,所有的科学都包括低温,使得不断推进。一些应用通过磁悬浮的列车,储能,电动机和零损失传输线来证明。此外,超导电磁铁用于医院的颗粒促进剂,融合能量设备和磁共振成像装置(MRI)。此外,高速低温计算机存储器和通信设备处于各种研究阶段。自1986年以来,这一领域已经大幅增加,因为您可以看到并且可能会继续增长。

与低温有关的第二个受试者是超常规。超浊是一种奇怪的物质状态,在液氦低于2.17k的温度下,超闻意味着液体“......在穿过毛细血管或狭窄的狭缝时无粘度......”(Landau 195)和还流动“......通过狭缝没有摩擦......(Landau 195)这意味着当氦达到这种状态时,它可以通过最小的孔而没有任何摩擦,并且在特征中的原子之间流动。如果顶部关闭烧杯,则液氦也可以向贝克的侧面流出并从烧杯中流出,直到所有液氦消失。然后发现,当任何液体方法约为.2K时,它几乎具有超导金属的完全相同的性质,远程是特定的热,磁性和导热性。尽管如此,超导和超氟材料都具有类似的性质,超浊度的现象更复杂,并且今天的物理学家并不完全理解。[McClintock 103-107]

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冷冻机也包括许多较小的科学,包括冷冻生物学,这是“研究低温对生物起源材料的影响。”(Vance 528)该领域的发展导致了现代保存血液,精液,组织的方法和低于通过使用液氮获得的温度的器官。Cryobiology也导致了低温手术刀的发展,可以减少或破坏具有高精度的组织,使得可以在切割它们后立即剪切。所以从理论上你有一天有一天都有手术而无需处理任何血液。

另一个领域是哭声的。冷冻隆起是“在低温表面上冷凝气体或蒸汽的过程”。(Vance 339)这是通过通过常规方法从真空容器中提取气体来完成的,然后在低温线圈上冷冻剩余的气体。在尝试模拟过度空间的属性时,此过程一直很有用。

参考

Khalatnikov,I. M.介绍了超流性理论(纽约:W.A.Benjamin Inc.,1965)。

McClintock,Michael,低温(纽约:Reinholt Publishing Corp.,1964)

蒂尔利,大卫R.和蒂利,约翰,超富力和超导性(纽约:John Wiley和Sons,1974)

Vance,Robert W.,低温技术(伦敦:John Wiley&Sons,Inc。,1963年)

引用本文为:威廉安德森(学校劳工编辑队),“低温:历史和概述”学校努力,2019年,//www.chadjarvis.com/cryogenics-history-overview/

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