登陆注册
1819800000002

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
  • The Complete Chronicles of Narnia(7 Books)(英文朗读版)

    The Complete Chronicles of Narnia(7 Books)(英文朗读版)

    《纳尼亚传奇》系列作品对后世作家影响深远,包括《哈利波特》系列的作者J·K·罗琳都曾表示自己深受C·S·刘易斯作品的影响。随着《纳尼亚传奇》系列故事改编成电影,全世界更多观众和读者开始认识这部不朽的作品。穿梭在一个又一个的纳尼亚冒险故事中,这绝对是你一生难忘的神奇旅程……
  • 探险历险故事(感动青少年的惊险历险故事)

    探险历险故事(感动青少年的惊险历险故事)

    我们编辑的这套《感动青少年的惊险历险故事》,共有10本,包括《荒岛历险故事》、《海上历险故事》、《沙漠历险故事》、《森林历险故事》、《古堡历险故事》、《登山历险故事》、《空中历险故事》、《野外历险故事》、《探险历险故事》和《恐怖历险故事》。这些作品汇集了古今中外著名的惊险、历险故事近百篇,其故事情节惊险曲折,引人入胜,阅读这些故事,不仅可以启迪智慧、增强思维,还可以了解社会、增长知识。
  • 世界经典科幻故事全集:神秘人类的故事

    世界经典科幻故事全集:神秘人类的故事

    我们编辑的这套《世界经典科幻故事全集》包括《太空环游的故事》、《星球纵览的故事》、《海底探险的故事》、《岛上猎奇的故事》、《科学传奇的故事》、《奇异幻想的故事》、《神秘人类的故事》、《远古寻踪的故事》、《机器大战的故事》和《古堡秘影的故事》等10册内容,精选了包括法国著名科幻作家、科幻小说之父儒勒· 凡尔纳和英国著名科幻作家威尔斯等人的作品近百篇,既有一定的代表性, 又有一定的普遍性,非常适合青少年阅读和学习。
  • 陪伴孩子成长的英雄故事

    陪伴孩子成长的英雄故事

    《陪伴孩子成长的英雄故事(注音版)》主要内容简介:乔治·华盛顿与樱桃树、少年英雄冯婉贞、国父孙中山、巾帼英雄秋瑾、夏明翰的故事、董存瑞舍身炸碉堡、“生的光荣,死的伟大”的刘胡兰等。
  • 国王皇后的故事

    国王皇后的故事

    童话是世界儿童文学中永不凋谢的花冠,是与我们少年儿童捉迷藏的小朋友。童话王国简直就是一个多姿多彩的万花筒,在那些语言浅显、妙趣盎然的美丽童话故事里,有的蕴藏着严肃的人生准则,富于哲理,发人深省;有的反映了社会的真实现象,揭露了黑暗、鞭打了丑恶;有的揭示了大自然的奥秘,使人增长知识,开拓视野。童话奠定了我们的人生基础,影响着我们的一生。因此应该把那些名篇珍品传给后代,陶冶后代。为此,我们编辑了这套《世界经典童话故事全集》丛书,把世界各国许多童话名篇佳作装在一个美丽的花篮里,让它熠熠闪烁的光辉照耀下一代人茁壮成长,使孩子们梦幻般地度过金色的童年。
热门推荐
  • 人皇在上

    人皇在上

    这是一个恢宏庞大的中古世界。有中州天子,八荒诸侯,国君分地,封爵领臣。有山精树怪,聚落图腾,大荒异族,奇异野民。还有鬼怪横行,神魔为祸,更有大荒巨兽,异兽凶禽。这是八百诸侯争霸的战场,大荒万族竟存的舞台。穿越成下庶士的领主青乙,自以为是个小龙套,却发现自己真的很牛逼······
  • 根本利益

    根本利益

    2002年的“五一”假期里,当城市里的人们背着大包小包,带着欢笑,忙碌着去那些风光名胜之地旅游的时候,本文的主人——公中共山西省运城市纪检委副书记梁雨润告诉我,他必须去处理一件“特殊事件”,而且这事“不能再拖了,每拖一天我的心就发揪”。他用这词形容内心的急切与愤慨。
  • 盛世荣宠:神医嫡妃

    盛世荣宠:神医嫡妃

    他是惊采绝艳,倾绝天下的宁王世子。她是无才无德,懦弱无能的相府嫡女。一场赐婚,一纸诏曰。命不久矣的宁王世子与声名尽毁的相府嫡女缔结良缘。世人或嫉妒,或同情,或幸灾乐祸!殊不知,所有的一切只不过是他们看到的表象。————沐清菱,中医世家的医者天才,一朝不慎,轰轰烈烈的死在自己突发奇想制作的药丸下,再次睁眼,成为了南陵无才无德的相府嫡女。亲娘早逝,生父厌恶,继母算计,伪善嫡妹害她性命,全府上下冷眼旁观。沐清菱轻叹:还真是多灾多难的!无情未婚夫与伪善嫡妹勾结,她巧笑嫣然,素手微扬,一纸退婚书飘然落下。“王爷,不是自己的终究不是自己的,还是王爷觉得吃软饭的感觉很美妙。”前有财狼,后有虎豹,周围危机四伏,阴谋算计接踵而来,再加皇上赐婚,病弱世子一枚。——“世子,既然你不情我不愿,这场婚事何不就此作罢。”“只可惜本世子现在急缺一位世子妃。”“你就不怕我一不小心将你克死了。”“…”————一朝风云骤变,国之动荡,家族纷争,本是只想淡看云卷云舒,过着采采药,顺便来个悬壶济世的生活,却身陷天下混局。他运筹帷幄,决胜于千里,惊才绝艳,举世无双。她不畏权势,唇角浅笑吟吟,一手银针,医尽风华。他本心冷如冰,却因她而融化,她本无心情爱,却沉溺在他的温柔之中。——他说,只要有他在的一天,天下人休想欺她一分。——她说,只要有她在的一天,就算是阎罗王也休想带走他。ps:本文甚宠,1对1,男主强大,女主也不赖,喜欢的亲们可以放心入坑。∩_∩
  • 一念花开锁清思:林徽因

    一念花开锁清思:林徽因

    《林徽因:一念花开锁清思》是“倾城才女”系列中的一本,主要讲述 了一代才女林徽因的一生。作者以林的感情经历为线索,较为完整地展现了林徽因与梁思成的爱情和婚姻,以及坊间传言的林徽因与徐志摩、金岳霖的 感情纠葛,同时也较多的涉及了林徽因在文学和建筑上的成就,并折射出她所生活的时代的影子,是一本比较全面的讲述林徽因生平的评传。
  • 孙公谈圃

    孙公谈圃

    本书为公版书,为不受著作权法限制的作家、艺术家及其它人士发布的作品,供广大读者阅读交流。汇聚授权电子版权。
  • 辣手嫡女:扑倒腹黑王爷

    辣手嫡女:扑倒腹黑王爷

    某日,某女不要命调戏某男,“王爷,绣娘仰慕你。”某男冷眸睥睨,挑起苏锦绣的下巴,讽刺道,“仰慕本王的女人多了去了,你?还不够格!”某女含眸浅笑,“那就等着吧,总有一天,你会哭着求我扑倒你的。”某日,某男躺在床上,贱贱笑道,“娘子,床已暖好,请妻入瓮。”某女揪着某男耳朵,“不是说我还不够格?啪啪打脸疼不疼?”复仇刀刀见血,权谋步步为营,腹黑辣手嫡女和心机妖孽王爷共谋天下。
  • 王妃你穿错剧本了

    王妃你穿错剧本了

    谁能想到小透明居然穿进本虐文书,得,既然老天都看不惯无良作者胡乱开虐,那就让她好好改写下剧本。她说:“我与你相识?”他答:“唯愿再相识”一本没有完结的虐文,一个穿进书里的灵魂,一次改写结局的机会,一段挣脱不开的虐缘。
  • 高考状元经验谈

    高考状元经验谈

    本丛书精心选取了多个人生重大课题,内容涉及学习、生活、哲理、亲情、事业、交往等方面,结合鲜活的现实事例,启发读者思考、理解、感悟人生的真谛和意义,正确面对各种挫折和失败,树立正确的人生观和世界观,以乐观向上的态度面对人生,积极进取,成就幸福人生。
  • 九世鬼缘

    九世鬼缘

    孙昭:原是天界第一武神龙奇第十世的转世之人。当年龙奇因犯错被天帝责罚,不得再位入仙班。前九世的结局皆为妖魔在其二十岁时所害,第十世是否可以力挽狂澜呢?吴朋:孙昭的好朋友,与孙昭共同打击妖魔。其实吴朋也并非普通人,他的前世也不是池中之物。周毅:茅山法术传人,收了吴朋当徒弟,是第一个救助孙昭的人。也是第一个说出孙昭是龙奇转世的人。龙米:龙奇的妹妹,当初与龙奇一同受罚。在遇到孙昭之后,便与孙昭一起对抗妖魔。赵陆:钟馗的凡间名字,先是在冥界帮助孙昭,然后受地藏王菩萨之命陪同孙昭一起降妖伏魔。怪皇:孙昭等人费尽艰辛要消灭的妖怪,也是一系列发生在孙昭身上的幕后人。
  • 洞穴玄机之被遗弃的外星人

    洞穴玄机之被遗弃的外星人

    本书是青少年探险故事,在探险的过程中,发现了各种奇特的洞穴生物、变异的生物、寄生虫、含硫酸的水滴,还有未知的恐怖怪物……