Главное меню
Главная О нас Сайты/файлы Добавить Карта книг Карта сайта
Реклама
Книги Фантастики
fantbooks.com -> Книги на сайте -> Эзотерика -> Азимов А. -> "Путеводитель по науке. От египетских пирамид до космических станций" -> 105

Путеводитель по науке. От египетских пирамид до космических станций - Азимов А.

Предыдущая << 1 .. 99 100 101 102 103 104 < 105 > 106 107 108 109 110 111 .. 356 >> Следующая

Другое необычное явление, характерное для сверхнизких температур, связано с гелием и получило название сверхтекучесть.
Гелий - единственное вещество, которое не удается перевести в твердое состояние, даже при абсолютном нуле. В нем всегда остается некоторое количество энергии, которую не удается забрать и которой достаточно, чтобы придать атомам гелия невероятную подвижность. Они свободно "скользят" друг по другу, из-за чего гелий остается жидким. А в 1905 году немецкий физик Г. Нернст доказал, что при абсолютном нуле не исчезает не только энергия, но и непосредственно связанная с ней энтропия. За это открытие ему была вручена Нобелевская премия по химии за 1920 год. Все это, однако, не значит, будто твердый гелий невозможен ни при каких условиях. Расчеты показывают, что его можно получить лишь при температуре ниже 1 °К и давлении 25 атмосфер.
В 1935 году В. Кеезом вместе с сестрой, работавшей с ним в лаборатории Оннеса, обнаружили, что жидкий гелий при температуре 2,2 °К является почти идеальным проводником тепла. Передача тепла происходит столь быстро (со скоростью звука), что во всей массе гелия температура остается неизменной. А поскольку образования нагретых участков в общей массе - как в случае обычных жидкостей - не происходит (если можно говорить о нагревании при температуре на два градуса выше абсолютного нуля), то нет и традиционных признаков вскипания - образования пузырьков и пара. Процесс испарения можно контролировать лишь по спокойному опусканию верхнего края жидкости в криостате, словно невидимый нож равномерно срезает слой за слоем.
Русский ученый Петр Леонидович Капица, исследовавший особенности жидкого гелия, установил, что причина идеальной теплопроводности этого вещества основана на его сверхтекучести, которая обеспечивает почти мгновенную передачу энергии от одного участка к другому - почти в 200 раз быстрее такого отличного проводника, как медь. Текучесть гелия намного выше, чем у любого газа, его вязкость составляет лишь х/ш от вязкости газообразного водорода. Поэтому он легко просачивается даже через такие крошечные щели, где не проходят другие газы. Образованная сверхтекучей жидкостью пленка скользит по стеклу с такой скоростью, словно сливается в отверстие. Если открытый сосуд с жидким гелием поместить внутрь большего по величине пустого контейнера, то жидкость поднимается по стеклянным стенкам, перебирается через край и быстро заполняет наружную емкость, пока уровни в обоих сосудах не сравняются.
Гелий - единственное вещество, обладающее свойством сверхтекучести. В этом состоянии его свойства столь кардинально отличаются от того же вещества при температуре выше переходной (2,2 °К), что ему было присвоено отдельное имя, гелий И, чтобы подчеркнуть различие с обычным гелием, носящим имя гелий I.
Благодаря гелию удается проводить опыты при температурах вблизи абсолютного нуля, поэтому он стал незаменимым инструментом, как в фундаментальных, так и прикладных исследованиях. Содержание гелия в атмосфере весьма незначительно, поэтому его извлекают главным образом из природного газа, куда он попадает, просачиваясь из земной коры, где накопился в результате распада урана и тория. Самое богатое гелием (7,5 процента) месторождение находится в штате Нью-Мексико (США).
Под впечатлением необычных физических явлений, обнаруженных вблизи абсолютного нуля температур, ученые желали максимально приблизиться к нижней температурной границе, направив усилия на развитие новой области, которая получила название криогенная техника. В определенных условиях испарение гелия позволяет получить температуру порядка 0,5 °К. (Кстати, точное измерение температуры на таких уровнях производят специально разработанными приборными методами, например с помощью сверхточных термопар, по изменению сопротивления несверхпроводящих материалов, по изменению магнитных параметров и даже по скорости распространения звука в массе жидкого гелия.) Температура намного ниже 0,5 °К была достигнута способом, который впервые предложил в 1925 году голландский физик П. Дебай. Для этого парамагнитный материал (вещество, у которого возникает магнитный момент в направлении внешнего поля) подносится почти к самой поверхности жидкого гелия, но остается отделенным от последнего тонким слоем газа. Затем температура системы понижается до 1 °К, и все вместе помещается в магнитное поле. Молекулы парамагнитного вещества располагаются параллельно линиям магнитного поля, выделяя при этом тепло, которое удаляется из системы за счет частичного испарения жидкого гелия. После того как магнитное поле выключается, парамагнитные молекулы мгновенно теряют упорядоченную ориентацию и происходит поглощение тепла из окружаюшего жидкого гелия. Таким образом достигается понижение температуры.
Та же процедура повторяется снова и снова, всякий раз сопровождаясь понижением температуры жидкого гелия. Впоследствии за усовершенствование этой технологии американский химик В. Джок был удостоен Нобелевской премии по химии за 1949 год. Благодаря этому способу в 1957 году удалось достичь температуры 0,00002 °К.
Предыдущая << 1 .. 99 100 101 102 103 104 < 105 > 106 107 108 109 110 111 .. 356 >> Следующая
Rambler's Top100
Авторские права © 2010 FantBooks.
Все права защищены.
Книги
Древневосточная литература Игры Фантастика Философия Фэнтези Эзотерика
Новые книги
"" ()

Вороневич В. "Чакры" (Эзотерика)

Голицын В. "Окно на тот свет. Посланники потустороннего мира" (Эзотерика)

Стюарт М. "Принц и пилигрим: Фантастические романы" (Фантастика)

Стюарт М. "Принц и пилигрим: Фантастические романы" (Фантастика)