Récemment, nous pourrions vivre à travers la Sibérie cette vague d'air froid forte, ouvrir le monde du froid de la porte, est venu près de « zéro absolu » de changement de température du monde extrêmement bas que les gens peuvent se sentir.
Avant d'ouvrir cette porte, nous présentons d'abord le concept d'échelle de température. La température de l'échelle de température, comme la distance de la règle, dans la balance de masse, à l'échelle de température est une mesure de l'échelle de température. Il y a trois échelle de température couramment utilisées: Fahrenheit, Celsius et Kelvin. Fahrenheit et Celsius échelle de température pas trop pour expliquer, les deux sont en fonction des propriétés physiques de la température échelle de mesure de la température de la matière, collectivement appelés échelle de température empirique. Kelvin ne dépend pas du matériau de la température, est définie par inférence théorème de Carnot seconde loi de la thermodynamique, également connu sous l'échelle de température Kelvin ou échelle de température thermodynamique, l'échelle de température absolue en utilisant le gaz idéal à volume constant du boîtier, à la pression et de la température est une constante , toute la pression de gaz - (. 0,01 deg] C) température de la température de l'inverseur de poussée intersection de la courbe du zéro absolu, le minimum d'intervalle identique à l'échelle Celsius, les unités de Kelvin K, la température du point triple de l'eau est 273.16K. La troisième loi des Etats de la thermodynamique qui ne peut être atteint « zéro absolu » par un nombre fini d'étapes.
1. diagramme de phase de l'eau figure illustrant l'état de la présence d'eau à différentes conditions de température et de pression
Trois types de relations de conversion à grande échelle de température est:
Relation Celsius (t) et l'échelle de la température absolue (T) est T = t + 273,15
Celsius (C) Relation entre Fahrenheit (F) et F = 1.8c + 32
Avec l'échelle de température, cette « la règle », ensemble, nous ouvrons la porte au monde de l'hypothermie, jetez un oeil à de 0 ° C à près de zéro absolu ont ce qu'il phénomène étonnant. Afin de faciliter la compréhension, ce qui suit utilisera également l'échelle de température Celsius et l'échelle de température absolue.
0 deg.] C, à savoir, à la pression atmosphérique standard, la température du mélange de glace-eau, la température est une du phénomène de transition de phase le plus courant, mais aussi un des plus intuitive sensation à basse température. été chaud, un verre de cola de glace, peut vous apporter Qin à travers le cur et rafraîchissant.
Cependant, le mélange d'eau glacée, mais les gens ont commencé à sentir le froid, vous le savez, Pékin froid hiver souvent à -10 ou encore plus bas, tandis que la zone Mohe de la Chine en hiver est généralement inférieure à -40 . A cette température, le thermomètre (thermomètre à mercure) a échoué (-39 °.] C point de fusion du mercure), l'eau se répandra rapidement devenir glace.
(Photo du réseau)
En même temps, Mohe détient également le record de la température la plus basse dans notre pays, -52,3 . Le Pôle Sud sur la Terre, a enregistré une température minimale de -88,3 . A cette température, le dioxyde de carbone dans l'atmosphère est devenue une glace standard sec.
Ici, la limite basse température a été essentiellement à l'homme peut tolérer. Cependant, nous explorons le monde de la basse température ne fait que commencer. Lorsque la température continue à diminuer, les différents composants de l'air devient progressivement liquide. Lorsque la température a chuté à -183 (90.15K), il est devenu l'oxygène liquide bleu clair. La température continue à baisser à -195,8 (77.35K), de l'azote dans l'air se transforme en état liquide. Et étant donné que le rapport en volume d'azote dans l'air (78,03%), pour faciliter la liquéfaction. Par conséquent, couramment utilisé pour la congélation rapide dans la réfrigération à l'azote liquide tissu biologique, il peut être utilisé pour la congélation et le transport des aliments, utilisés pour la cryothérapie et cryochirurgie.
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En outre, en raison de l'azote liquide bon marché (le même volume d'azote liquide moins cher que le même volume de Coca-Cola), et de l'azote liquide donc aussi la recherche est amateurs de « jouer » une nouvelle hauteur. Le poisson jeté dans l'azote liquide, la lave versé l'azote liquide, azote liquide dans le cola, mettre de l'eau bouillante versée dans l'azote liquide ...... nombreux sites vidéo remplis d'expériences d'azote liquide, nous pouvons intérêt Rechercher . En 2014, lorsque le « seau à glace Défi » a balayé le monde, le gars russe Anton Konovalov travaillant dans l'usine d'azote liquide est fou avec de l'azote liquide a un « défi seau », il a versé de l'azote liquide à -196 corps, mais l'azote liquide ne lui causer des gelures.
Anton Konovalov dirigera un seau d'eau sous azote liquide
(Expérience dangereuse, ne pas imiter!)
personnellement gars combats ethniques expérimenter avec une explication vive à tous l'effet Leidenfrost, c.-à-basse température de contact avec l'azote liquide avec la peau chaude s'évapore immédiatement, tandis que l'évaporation de l'azote pour former une couche de vapeur sur la surface de la peau, ce qui entrave la peau avec du liquide la mise en contact de l'azote. Même si, non proposition Nous aveugles imitation, après tout, croire, peut entrer en contact avec une nécrose des tissus du corps de l'azote liquide engelures rapidement.
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A partir de la température de l'azote liquide 77K, phénomène étrange à basse température progressivement enrichi. Continuer à abaisser la température, beaucoup de gaz liquéfié continuera, cependant, au 18ème siècle, en raison de la technologie à basse température, les gens pensent qu'il ya, comme l'hydrogène, l'hélium est pas liquéfié « gaz permanents » et ainsi de suite. Jusqu'à 1898, le physicien britannique Dewar obtenu l'hydrogène liquide (température de liquéfaction de -252,77 , à savoir 20.38K), 1908 fin de l'année Leiden laboratoire de l'Université du Professeur Lin carte Onnes succès va durer d'un « gaz permanent » - hélium liquéfié (pression atmosphérique normale à une température de liquidus de 4.215K), et par un procédé de réduction de la pression de vapeur de l'hélium liquide, cryogénique 1,15 ~ 4.25K est obtenu. Depuis lors, le professeur Agnès comme elle a ouvert la porte à un monde de la physique à très basse température. Agnes hélium liquéfié dans l'étude, a constaté que la résistance de platine métallique est maintenue à 4.3k est une constante, puis en augmentant au lieu d'un minimum. D'autres expériences de mercure choisi le plus facilement purifié en tant que sujets. Il mercure a été refroidi à -40 , le mercure se solidifie en une forme linéaire, puis en utilisant une température de l'hélium liquide a été abaissée à proximité de 4,2K, et une tension est appliquée à travers la ligne de mercure; lorsque la température est inférieure légèrement à 4,2 K, la résistance au mercure brusquement disparu, la performance de la conductivité électrique excédentaire. Donc, il est devenu la première personne à la recherche sur la supraconductivité a jeté les bases pour l'étude de la supraconductivité, et a également remporté en 1913 Nobel Prix. Aujourd'hui, les trois caractéristiques de base de supraconducteurs: conductivité entièrement, diamagnetism complet, sont flux quantifiée a été largement utilisé, tels que des bobines supraconductrices, supraconducteurs train à sustentation magnétique, supraconducteur interféromètre quantique.
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2. effet complet figure de diamagnétisme à savoir Meissner, est la base théorique maglev
3. Effet supraconducteur figure Josephson et les phénomènes de quantum de flux pour la mesure de faibles champs magnétiques SQUID
Après l'expansion des températures plus basses continuent à l'avance, nous atteindrons le Big Bang à la température actuelle de refroidissement 2,7K (température de rayonnement de fond micro-ondes).
Lorsque la température diminue, l'hélium liquide change de manière significative les propriétés au cours de 2.18K, obtenu Super Flow (He), à savoir, ayant zéro ou nulle résistance de viscosité. superfluide de l'hélium liquide à couler vers le haut le long de la paroi du récipient, les récipients intérieur et extérieur surface liquide plat, appelé « les expériences escalade d'hélium de film ». En outre, la conductivité thermique est de 800 fois celle du cuivre, sa capacité calorifique spécifique, la tension superficielle, la compressibilité est anormale.
Cet hélium superfluide origine condensat de Bose - Einstein, atomes He est un boson de spin entier, He gaz Bose peut être considéré comme composé de bosons, le respect de la loi statistique Bose la statistique de Bose permet aux particules différentes dans le même état quantique. Lorsque la température est inférieure à une température critique Tc de la, une partie des particules tandis que dans l'état de la volonté de l'énergie vibratoire du point zéro (à savoir, l'état fondamental), est appelée agglomération, plus la température, le nombre de particules agglomérées à zéro sur l'état d'énergie plus de vibrations, au zéro absolu, toutes les particules sont agrégées à l'état d'énergie de vibration de point zéro, ce phénomène à-dire condensation de Bose - Einstein. Est agglomérée en raison d'atomes de l'état fondamental He plus faible énergie de vibration de point zéro, il existe une grande pour que le libre parcours moyen, peut être sensiblement sans obstacle à travers le capillaire de fin.
diagramme de phase 4.4He figure, étant donné que la phase est similaire au graphe de [lambda], [lambda] est également connu comme un diagramme de phase
Continuer à abaisser la température, nous avons essentiellement venir à la zone près de la 1K, simplement en comprimant l'hélium liquide 4He une autre méthode de réduction de la pression de vapeur a été très difficile de faire la température continue de baisser. Les scientifiques utilisent la même méthode isotope de l'hélium 3He peut être réduite à la 0,3K du bain. En effet. Un mélange de 3He et 4He soit miscible en toute proportion, lorsque la séparation de phase se produit à des températures au-dessus de 0.87K 0.87K ou moins, à savoir contenant de 3He dans une phase plus dense et la phase diluée contenant moins de 3He deux parties, entre les deux une interface de configuration, phase dense flottant sur le dessus de la phase diluée. Quand les atomes 3He d'entrer dans la phase dense à travers l'interface phase diluée, étant donné que le 4He superfluide, 3He dans 4He superfluide sans résistance, comme général sous vide, ce procédé est similaire au niveau de liquide classique par évaporation en un gaz de réfrigération par absorption de chaleur, qui est le principe de réfrigération dilué. réfrigérateur Dilution utilise ce principe, puis séparé par un compresseur 3He-4He distillation 4Il de la phase diluée, puis à travers le système circulatoire 3He phase dense par la technologie de réfrigération de dilution, on peut atteindre une température de 1.5mK. Maintenant, le réfrigérateur de dilution est devenu un outil pour l'étude du physicien expérimental de la matière condensée.
La figure 5.3He figure diluée avec les principes de la réfrigération
Figure 6. réfrigérateur dilution structure interne, la structure interne simple en apparence est très sophistiqué
Si on continue à se déplacer vers le zéro absolu, est désormais en mesure de faire la pression de liquide de génération de réfrigération après dilution 3He - effet endothermique lors d'un changement de phase solide (réfrigération Pomeronian Lang Qiuke, le rapport liquide-solide entropie d'entropie 3He 3He moins), vous pouvez atteindre 1MK. moments magnétiques nucléaires Adiabatic de démagnétisation des spins des noyaux se polarisent de sorte que le désordre d'alignement de l'effet endothermique entropie accrue peut être de réduire la température de spin nucléaire de l'ordre de 50nK, la température treillis, mais toujours à l'ordre du mK.
Nous avons jusqu'à présent atteint les limites du courant froid êtres presque humains peuvent atteindre, mais ne peut pas atteindre le zéro absolu, du point de vue de la mécanique quantique, les fluctuations quantiques est éternelle, les particules ne peuvent pas rester immobile, car la présence de fluctuations quantiques, la lumière produisent encore, annihilation.
Eh bien, puisque zéro absolu ne peut être atteint, quel est le point proche de zéro absolu, nous continuons à le poursuivre? Nous sommes retournés à regarder processus proche de zéro absolu de 0 , on peut voir clairement: que la température diminue, les différents phénomènes d'agrégation se produisent progressivement. langage de description physique, ce qui est le résultat de différents brisure de symétrie se produit progressivement. Nous savons que, en raison de l'interaction et l'excitation thermique multi-corps a provoqué de nombreux effets quantiques ne peuvent être observés dans le monde macroscopique, cependant, avec la diminution progressive de la température, la couverture d'excitation thermique jusqu'à ces phénomènes quantiques, l'agglomération affichera un peu. Par exemple, avec l'air de refroidissement progressif, dans lequel les cristaux de glace d'eau a commencé, la poursuite de refroidissement, dans lequel le dioxyde de carbone, l'oxygène, l'azote, l'hydrogène, l'hélium gazeux se condense même en entrant dans le 1K cryogénique, verra beaucoup de magnifiques phénomènes quantiques. Si la température est encore réduite, qui unira phénomène? Ces nouvelles agglomération conduira à ce genre d'effets quantiques, peut apporter des avantages pour nous? Tel est le thème éternel des scientifiques pensent, est la puissance éternelle de la technologie à basse température.
Source: Direction générale de Beijing de la vide Académie chinoise des sciences Institut d'innovation Journée d'information
