登陆注册
2534000000002

第2章 永远达不到的绝对零度

地球上的低温记录出现在南极,最低曾达到-88.3℃,比月球的温度还要低一些,背太阳一面最低达-183℃,离太阳最远的冥王星,估计温度在-240℃以下。有人推测宇宙间超冷区的温度,大体上是-273℃,到了这个温度,物质分子平均内能将降低到零,热运动完全停止。世界上所有气体的压强(体积一定时)或者体积(压强一定时)都要化为乌有。这是物质系统能量达到最小的温度,所以,-273℃(精确值是-273.16℃)便被称为绝对零度。

究竟存不存在一个绝对零度?我们能不能达到这样低的温度?这件事引起了许多科技工作者的兴趣,他们开始了向绝对零度进军。

在19世纪20年代,法拉第首先发现:在相当低的温度下,给某气体施加足够大的压力,就会使它们变成液体,这些液体一旦制成,又成了一种极好的冷却剂。因为当它们在减压条件下蒸发而变成气体的时候,会从周围环境吸收热量,使温度降得更低。经过十几年的努力,物理学家获得了-110℃,使当时已知的很多气体冷却为液或固体。但就是在这样的低温下,有些气体仍不能变成液体。如氢、氧、一氧化碳、一氧化氮、氦等,所以,人们把它们称为“永久气体”。

为什么永久气体不能被液化呢?科学家发现,任何一种气体都有一个临界温度,高于这个温度,无论施加多大压力也不会被液化。这是因为气体分子间既有排斥力,又有吸引力;气体的种类不同,分子吸引力的大小也不同。永久气体之所以不能被液化,就是因为分子间的吸引力很小,不易被液化,究其原因是临界温度很低。要想液化永久气体,必须获得更低的温度。

一个世纪以前,德国科学家林德等人采用压缩——绝热膨胀法和抽除液面蒸气法,获得了氧气和氮气的液滴。他们的试验是这样进行的:往容器里装进气体,施加高压,气体体积缩小,分子运动加快,温度上升,接着通过冷却剂的蒸发吸热,带走热量,把受压气体冷却到原来的温度。最后断绝容器热量的出入,让受压气体通过狭窄的口子急剧膨胀,对外作功,由于得不到外界热量供应只好消耗自身的内能,这样就可以得到很低的温度。如果把液化了的气体密封到一个容器里,让他蒸发,并在蒸发的过程中抽掉液面上的蒸气,也就是夺走运动最快的分子,实行多级串联,一级一级地逐次进行,就可以把温度降得更低。林德等人把这两种办法结合起来使用,不但获得了液化的氧气、一氧化碳和氮气,而且还创造了-225℃的低温记录。

1898年,苏格兰化学家杜瓦正根据压缩——绝热膨胀原理,在-253℃的低温下液化了氢气。一年后,又用抽除液面蒸气法得到了固态氢,达到了更低的低温-261℃和-263℃。

荷兰物理学家翁内斯花费了半生的精力,终于在1908年,把最顽固的氦气转化成了液体。在液化氦气的同时,还发现了一些物质在超低温下的奇异性质,比如超导现象和超流现象,这些发现,鼓舞着科学家继续向绝对零度进军。

1925年,荷兰物理学家德拜找到了一种获得超低温的新方法——绝热去磁法。把一种顺磁物质放到IK的液氦上边,加一个强磁场,使顺磁物质分子从杂乱无章到按磁场方向整齐排列,会放出一部分热量,这热量让液氦带走。接着在不让热量传入的情况下突然把磁场去掉,顺磁物质的分子从整齐的有序的排列恢复到无规则状态,同时消耗自己的热量,于是液氦的温度进一步下降了。后来美国化学家吉奥克改进这种方法,反复进行这个步骤,于1957年,创造了0.00002K的低温新纪录。

后来,德国物理学家伦敦又发明了氦3和氦4淡化致冷的新技术——稀释致冷法。氦3和氦4是氦的两种同位素,它们通常是混合在一起的,当温度降低到开氏零点几度时,它们会分成两层:氦3主要在上层,其中溶解有氦4;氦4主要在下层,其中溶解有氦3。温度进一步降低,上层里氦4越来越少,最后等于零,但是下层里的氦3却始终保持着一定浓度。如同抽除液面蒸气法一样,人们从下层抽去活泼的氦3“蒸气”,上层的氦3就会“蒸发”下来补充。结果使整个氦液的温度下降。如果连续反复进行这个过程,使氦3不断从上层移向下层,液氦的温度就能不断降低。

由于使用了一系列的“降温”新技术,现在人们已经获得了0.0000001K的最低温度,距离绝对温度就剩下千万分之一度了。只要再努一把力,不是就达到了吗?

可是,德国物理学家斯脱却为这种努力泼了一瓢冷水,他指出,用有限的手段使物体冷却到绝对零度是不可能的。有人还说,这个温度永远也达不到。但科学家并没有放慢向绝对零度进军的步伐。

同类推荐
  • 影响中国学生的经典寓言故事之四

    影响中国学生的经典寓言故事之四

    影响中国学生的经典寓言故事,编选了经典的故事,让学生从中明白道理,学会成长,体会人生。
  • 象母怨

    象母怨

    沈石溪,通过写动物而写出了人间万象。所著动物小说将故事性、趣味性和知识性融为一体,充满哲理内涵,风格独特,深受青少年读者的喜爱。讲述了充满仇恨的两个象群能否冰释前嫌,握手言欢?在生死存亡的关键时刻,象母举起了和平的大旗。为了象群的发展,它殚精竭虑;为了顾全大局,它痛杀爱子。可是,隐患依在,仇恨未消,长大了的公象们已经剑拔弩张。一场血腥大战,又将爆发!
  • 艺术家成长故事(激励学生成长的名人故事)

    艺术家成长故事(激励学生成长的名人故事)

    名人故事,流芳百世,传世名言,启迪心智。《艺术家成长故事》精选了中外历史上最具有代表性的艺术家,如马神仙马致远、牧童画家王冕、风流才子唐伯虎、书法家祝枝山、辛酸泪笔化巨著曹雪芹、扬州怪才郑板桥、我以我血荐轩辕鲁迅、武林至尊金庸、一代宗师齐白石、京剧大师梅兰芳、一代画才徐悲鸿、国画大师张大千、浩瀚星海冼星海、贝多芬、早逝的音乐天才莫扎特、柴科夫斯基、钢琴诗人肖邦、天才多产作曲家亨德尔等,讲述他们在各个领域的成才故事,总结和提炼他们成才的启示与“秘诀”。
  • 无处不在的化学(人生解密)

    无处不在的化学(人生解密)

    科学早已渗入我们的日常生活,并无时无刻不在影响和改变着我们的生活。无论是仰望星空、俯视脚下的大地,还是近观我们周遭咫尺器物,处处都可以发现科学原理蕴于其中。本书为你的生活添一丝色彩。
  • 道德经(国学启蒙书系列)

    道德经(国学启蒙书系列)

    《道德经》,又称《道德真经》、《老子》、《五千言》、《老子五千文》,是中国古代先秦诸子分家前的一部著作,为其时诸子所共仰,传说是春秋时期的老子李耳所撰写,是道家哲学思想的重要来源。是中国历史上首部完整的哲学著作。
热门推荐
  • 怎样嫁个有钱郎

    怎样嫁个有钱郎

    人生的选择很多,重要之处只在关键的几步,对女人来说,找个好男人嫁了是最重要的那一步。女人如何才能找到好男人?本书从实际出发,教未婚女性如何了解男人,如何打造自己的形象,如何为争取幸福的婚姻设局,为女人嫁个称心如意的老公出谋划策,从而使女人牢牢把握属于自己的幸福。
  • 弃妻难追

    弃妻难追

    花轿之中,想到能跟他共渡一生,脸上自然而然的露出幸福的笑容。当花轿进府,才发现,原来自己不是他的唯一的。除她之外,还有十顶花轿,而新郎却只有他一个。“我的妻,一生一人,就是你。““执子之手与子偕老”“溺水三千,只取一瓢”曾几何时,耳边嘶语,历历在目。誓言如风,随风而散。揭开喜怕,看着眼前他仙般飘逸的身影,灿烂的笑容,春风得意,如沐春风。一身大红的嫁衣,裹着她那玲珑有致的娇躯,妩媚而刺目。脸上笑容依旧,冷冷的眼眸中是满满的讽刺,“此次婚礼无效。从此男婚女嫁,各不相甘。”狠绝的话从她的口中说出,手里的玉佩,应声而碎。高朋满坐,众人的脸上都是满满的不可思异。一身大红嫁衣,脸上笑意莹莹,只是那冰冷的眼神里满是愤怒,随手拉过一个凳子,当着众人的面,悠雅的坐下,“僵尸,给我狠狠的打,打得她们爹不认,娘不识。”随及,凭空之中多了一道黑色的身影,全身散发出冰冷的气息。再一次相见,她看他的眼神是陌生,是淡淡的有礼。她的身边美男围绕,而且一个比一个优秀。“蓝儿,我错了,再给我一次机会。”“好马不吃回头草,你给我有多远滚多远。”“蓝儿,嫁给我好嘛,从此你将是我唯一的妃。”某男深情款款眼神,柔得可以滴水。“我有这样傻?会为了一根草,而放弃一座森林。”某女阴深深的说着。“蓝儿,人家现在可是你的人,清白全被你毁了,你可要负责。”某男一脸奸笑的说着。“滚,就你那豆芽身体,老娘肯看是你天大的恩赐,还敢叫老娘负责。”某女咆哮,吼声震天。“蓝儿,为了你,我愿意放弃所有的一切,名声,财富,一切都是过眼云烟,我只想要你。“某男深情告白。半响之后,“偶的心脏不好,别吓我。你没有财富,怎么养我。偶是很现实的,没钱一切免谈。”某女想了办天,轻飘飘的一句话,众人狂倒。此文美男多多,大家多多收藏。此文一对一,还是NP待定之中。推荐偶的新文《神秘逃妻》情节一她睁着一双清亮无邪的眼眸,看着眼前的冰山美男,跟妖孽美男巴眨着眼睛,不由的伸手挑了挑耳朵.不相信的再挑一下此时她觉得自己的耳力突然失聪但是耳边的魔音却继续响着,让她不得不相信,这一切都是真的."你晕倒在天下山庄.众所周知,天下山庄.寸土为金."妖孽美男,嘴角轻扯.某女"........."
  • 如何创办小旅馆

    如何创办小旅馆

    《金阳光新农村丛书》围绕农民朋友十分关心的具体话题,分“新农民技术能手”“新农业产业拓展”和“新农村和谐社会”三个系列,分批出版。“新农民技术能手”系列除了传授实用的农业技术,还介绍了如何闯市场、如何经营;“新农业产业拓展”系列介绍了现代农业的新趋势、新模式;“新农村和谐社会”系列包括农村政策宣讲、常见病防治、乡村文化室建立,还对农民进城务工的一些知识作了介绍。全书新颖实用,简明易懂。
  • 金丝雀变凤凰

    金丝雀变凤凰

    何为金丝雀?就是指拥有华贵的外表天籁的嗓音有着最舒适富贵的家庭却没有属于自自由。何为凤凰?受世人景仰膜拜的神鸟无拘无束代表着广大与幸福提倡自由拥有快乐。故事的主人公乌瑞亚本事神界的一名天神因为在凡间屡立功劳被玉皇大帝赐封为“立地耀天神”。但是后来乌瑞亚因为被其他的天神所欺骗以至于贪赃枉法被玉皇大帝下令斩立决。昔年乌瑞亚在凡间拯救了很多凡人的生命,因此施法将乌瑞亚的灵魂化为一只金丝雀转世到了凡间。
  • 绝色斗师:修罗庶小姐

    绝色斗师:修罗庶小姐

    【已完结,请亲们放心阅读】他说“云菲,对不起,我骗了你,这是个必输的赌。只有我的消失才能换来世间的安稳,对不起,我丢下了你和孩子。我失信了。这一辈子我最真的一句话,一定没有骗你————我的妻,洛云菲。”【敬请期待下一本,带你走进震撼的情感世界里】
  • 实用广告文书写作大全

    实用广告文书写作大全

    现代广告的文体分类"广告"一词是外来语,其词源出自拉丁文advertere,后来演变为英文adVertise,含有通知、诱导、披露等含义。在中文中,广告就是广而告之,即广泛告知社会公众关于某种事物情况的宣传活动。广告的含义有广义、狭义之分。
  • 别惹那匹绅士狼:宝贝不要逃

    别惹那匹绅士狼:宝贝不要逃

    留不住,回不去的,是流年…………<br/>“小安,一段感情要经过怎样的曲折,才能完美呢!”<br/>再回来,五年的时间,似乎改变了所有,冷漠的他那样温柔地对待另一个女人,小心翼翼地给她维护起一个柔情的世界,那样温馨。<br/>而那个世界,不允许有她的存在。<br/>所有人,都跟她说,看一眼就好。<br/>可是她好不甘,真的好不甘,她那么那么爱他…………<br/>还有,若干年后,她的小星星该怎么办?<br/>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;
  • 无敌大小姐

    无敌大小姐

    当现代阴狠毒辣,手段极多的火家大小姐火无情,穿越到一个好色如命,花痴草包大小姐身上,会发生怎样的化学反应?火无情一醒过来就发现,自己竟然在众目睽睽之下上演脱衣秀。周围还有一群围观者。这一发现,让她极为不爽。刚刚穿好衣服,便看到一个声称是自家老头的老不死气势汹汹的跑来问罪。刚上来,就要打她。这还得了?她火无情从生自死,都是王者。敢动她的人,都在和阎王喝茶。于是,她一怒之下,打了老爹。众人皆道:火家小姐阴狠毒辣,竟然连老爹都不放在眼里。就这样,她的罪名又多了一条。蛇蝎美人。穿越后,火无情的麻烦不断。第一天,打了爹。第二天,毁了姐姐的容。第三天,骂了二娘。第四天,当众轻薄了天下第一公子。第五天,火家贴出招亲启事:但凡愿意娶火家大小姐者,皆可去火府报名。来者不限。不怕死,不想活的,欢迎前来。警示:但凡来此,生死皆与火家无关。若有残病者火家一律不负法律责任。本以为无人敢到,岂料是桃花朵朵。美男个个很妖娆一号美人:火无炎。火家大少爷。为人不清楚,手段不清楚。容貌不清楚。唯一清楚的是,他有钱。有多多的钱。火无情语录:钱是好东西。娶了。(此美男,由美瞳掩饰不了你眼神的空洞领养。)火老爷一气之下,昏了过去。家门不幸,家门不幸啊。二号美人:竹清月。江湖人称天上神仙,地上无月。大国师一枚。美得惊天动地。火无情语录:美人好,尤其是自带嫁妆又会预测未来的美人,娶了。(此美男,由东de琳琳领养)三号美人:轩辕子玉。当朝七皇子,游历四国。一张可爱无敌的脸。单纯至极。火无情语录:可爱的孩子好,可爱又乖巧的孩子更好。可爱乖巧又不用给钱的孩子,娶了。(此美男,由刘千绮领养)皇帝听闻,两眼一抹黑。他的儿啊。怎么就这么不争气呢。四号美人:天下第一美男。性格不详,籍贯不详。火无情语录:谜一样的美人,她喜欢。每天都有新鲜感。娶了。(此美男,由告别的爱情li领养。)五号美人:天下第一名伶。火无情语录:解风情的美男,如果没钱花把他卖了都不用调教。娶了。(此美男由伊眸领养。)六号美男:解忧楼楼主。相貌不详,身世不详。爱好杀人。火无情语录:凶恶的美人,她喜欢。娶了。(此美男由陈铭铭领养)七号美男:琴圣。貌如谪仙,琴音杀人。冷清眸子中,百转千回,说尽风流。(此美男由伊眸领养)夜杀:天下第一杀手。(此美男由静寂之夜领养)
  • 快乐之钟,在此刻敲响

    快乐之钟,在此刻敲响

    自信是成功的前提,快乐是生活调味剂。本书所选取的小故事不仅充满了幽默色彩,还流露出机敏智慧的闪光。阅读本书,既能培养孩子的幽默感,使其眼中的世界变得五彩缤纷,充满乐趣,又能让孩子树立自信,从而坚强地迎接人生中的挑战。
  • 古卷传说

    古卷传说

    就像人有生老病死一样,宇宙也有成住坏灭。在整个宇宙行将灭亡的前夕,心有不甘的众神想要勉力自救,开创史无前例的辉煌造化,走进根本不属于他们的未来。他们能成功吗?又会付出怎样的代价?人能修炼成仙,仙人之上还有圣人,圣人主宰三界,掌控万物。圣人之上呢?三界之外呢?