کاپیتسا پتر لئونیدوویچ(1894- 1984) - معروف فیزیکدان شوروی; برنده جایزه نوبل؛ شاگرد ای رادرفورد.

کاپیتسا ابر سیالیت هلیوم مایع را کشف کرد و روش‌های صنعتی جدیدی برای مایع کردن گازها ایجاد کرد. کار کاپیتسا در ایجاد میدان های مغناطیسی فوق العاده قوی و ژنراتورهای الکترونیکی پرقدرت از اهمیت بالایی برخوردار است.

انواع مختلفی از ماشین ها برای تولید گازهای مایع به ویژه هوای مایع وجود دارد. در تاسیسات صنعتی مدرن، خنک سازی قابل توجهی با انبساط گاز در شرایط عایق حرارتی (انبساط آدیاباتیک) حاصل می شود.

به چنین ماشین هایی اکسپندر می گویند. گاز در حال انبساط با حرکت یک پیستون (بسط دهنده های پیستون) یا چرخاندن یک توربین (بسط دهنده های توربین) با استفاده از انرژی داخلی خود عمل می کند و بنابراین خنک می شود.

توربو اکسپندر با کارایی بالا فشار کمتوسط آکادمیک P. L. Kapitsa توسعه داده شد. از دهه 50، تمام تاسیسات بزرگ در جهان برای مایع سازی هوا طبق طرح Kapitsa فعالیت می کنند.

شکل 6.14 یک نمودار ساده از یک منبسط کننده پیستون را نشان می دهد. هوای اتمسفر وارد کمپرسور می شود 1 ، جایی که به فشار چند ده اتمسفر فشرده می شود. هوای گرم شده با فشرده سازی در یک مبدل حرارتی خنک می شود 2 آب جاری و وارد سیلندر منبسط کننده 3 می شود. در اینجا با انبساط، با فشار دادن پیستون عمل می کند و آنقدر خنک می شود که متراکم می شود و به مایع تبدیل می شود. هوای مایع وارد رگ می شود 4.

نقطه جوش هوای مایع بسیار پایین است. در فشار اتمسفر 193- درجه سانتیگراد است. بنابراین، هوای مایع در یک ظرف باز، زمانی که فشار بخار آن برابر است فشار جو، غلیان. از آنجایی که اجسام اطراف بسیار گرمتر هستند، جریان گرما به هوای مایع، اگر در ظروف معمولی ذخیره شود، آنقدر قابل توجه است که در مدت زمان بسیار کوتاهی تمام هوای مایع تبخیر می شود.

ذخیره سازی گازهای مایع

برای نگه داشتن هوا در حالت مایع، باید از تبادل حرارت آن با آن جلوگیری کرد محیط. برای این منظور هوای مایع (و سایر گازهای مایع) را در ظروف مخصوصی به نام دیوار فلاسک قرار می دهند. فلاسک Dewar مانند قمقمه معمولی طراحی شده است. دارای دیواره های شیشه ای دوتایی است که از فضایی که بین آنها هوا پمپ می شود (شکل 6.15). این امر هدایت حرارتی ظرف را کاهش می دهد. دیواره داخلی براق (نقره ای) ساخته شده است تا گرمایش توسط تشعشع کاهش یابد. فلاسک های Dewar زمانی که در آنها ذخیره می شوند دارای یک گردن باریک هستند گازهای مایعآنها را باز می گذارند تا گاز موجود در ظرف این فرصت را داشته باشد که به تدریج تبخیر شود. به دلیل از دست دادن گرما از طریق تبخیر، گاز مایع همیشه سرد می ماند. در یک فلاسک Dewar خوب، هوای مایع را می توان برای چند هفته ذخیره کرد.

کاربرد گازهای مایع

مایع سازی گازها دارای اهمیت فنی و علمی است. مایع سازی هوا در فناوری برای جداسازی هوا به اجزای سازنده آن استفاده می شود. این روش مبتنی بر این واقعیت است که گازهای مختلفی که هوا را تشکیل می دهند در دماهای مختلف می جوشند. هلیوم، نئون، نیتروژن و آرگون کمترین نقطه جوش را دارند. نقطه جوش اکسیژن کمی بالاتر از آرگون است. بنابراین ابتدا هلیوم، نئون، نیتروژن و سپس آرگون و اکسیژن تبخیر می شوند.

گازهای مایع به طور گسترده در فناوری استفاده می شود. از نیتروژن برای تولید آمونیاک و نمک های نیتروژن مورد استفاده در کشاورزیبرای کوددهی خاک آرگون، نئون و سایر گازهای بی اثر برای پر کردن لامپ های برقی رشته ای و همچنین لامپ های گازی استفاده می شود. اکثر برنامه های کاربردیاکسیژن دارد هنگامی که با استیلن یا هیدروژن مخلوط می شود، شعله ای با دمای بسیار بالا تولید می کند که برای برش و جوشکاری فلزات استفاده می شود. تزریق اکسیژن (اکسیژن بلاست) فرآیندهای متالورژی را تسریع می کند. اکسیژنی که از داروخانه ها در بالش تحویل داده می شود، درد و رنج بیماران را کاهش می دهد. استفاده از اکسیژن مایع به عنوان یک اکسید کننده برای موتورهای موشک فضایی بسیار مهم است. موتورهای پرتاب کننده ای که اولین فضانورد یو.آ. گاگارین را به فضا برد، با اکسیژن مایع کار می کرد.

هیدروژن مایع به عنوان سوخت در موشک های فضایی استفاده می شود. به عنوان مثال، سوخت گیری موشک ساترن 5 آمریکایی به 90 تن هیدروژن مایع نیاز دارد.

گازهای مورد استفاده در صنعت، پزشکی و غیره زمانی که در حالت مایع هستند، حمل و نقل آسانتری دارند، زیرا مقدار بیشتری از ماده در همان حجم موجود است. به این ترتیب دی اکسید کربن مایع در سیلندرهای فولادی به کارخانه های آب گازدار تحویل داده می شود.

آمونیاک مایع به طور گسترده ای در یخچال ها استفاده می شود - انبارهای بزرگ که در آن مواد غذایی فاسد شدنی ذخیره می شود. خنک کننده ای که در هنگام تبخیر گازهای مایع رخ می دهد در یخچال ها هنگام حمل و نقل محصولات فاسد شدنی استفاده می شود.

فهرست مطالب

پیشگفتار 3

بخش اول
مایع سازی گازها

فصل اول مراحل اول 7
فشار بخار مایعات - بخارات اشباع و غیر اشباع 8
تغییر در فشار بخار مایعات مختلف بسته به ویژگی های دومی و دمای آنها 10
گرمای تبخیر 11
نیاز به سرما برای وجود گازهای مایع در فشار اتمسفر 12
اثر فشار بر نقطه جوش 13
کاهش فشار 13
ماشین های برودتی بر اساس اصل تبخیر 13
افزایش فشار 15
امکان استفاده از فشار به جای خنک کننده در هنگام تولید برخی گازهای مایع 16
تبدیل بخار اشباع شده به مایع تحت تأثیر فشاری که از خاصیت ارتجاعی آن بیشتر می شود 18
برگشت پذیری پدیده های تبخیر و روانگرایی 20
گرمای مایع سازی 21
بخار غیر اشباع که تحت فشار قرار می گیرد، قبل از تبدیل شدن به بخار اشباع، مانند گاز فشرده می شود.
انحراف بخارات غیراشباع از قانون ماریوت با نزدیک شدن به حالت اشباع 23
مایع سازی با خنک سازی ساده 25
روان شدن با فشار ساده 27
آزمایشات فارادی 28
آپارات Tilorier 30
برخی از خواص دی اکسید کربن جامد 32
مایع سازی با استفاده از فشرده سازی و خنک سازی همزمان 33
آزمایشات بعدی فارادی 33

فصل دوم نقطه بحرانی 35
شکست های جدید و علل آنها 35
آثار Cagnard de la Tour و نظر فارادی 37
آزمایشات اندروز 38
نقطه کریشا و شرایط تعیین کننده آن 42
طبقه بندی گازها بر اساس مایع پذیری آنها 43
طبقه بندی اندروز 45

فصل سوم مایع سازی گازهای دائمی 45
آزمایشات کاله 45
پیکتت تجربه 50
آزمایش‌های اولشفسکی و وربلوسکی 54
آزمایشات کامرلینگ اونس 56

بخش دوم
مایع سازی هوای صنعتی

فصل چهارم انبساط و مبدل حرارتی زیمنس از زیمنس به
لیندا 58
معایب روش چند سیکلی 58
چرا انبساط باعث سرما می شود؟ 59
دو راه اصلی برای گسترش 60
لزوم استفاده از مبدل های حرارتی 61
درباره تلاش های ناموفق 63
آزمایش ژول و تامسون 64
روش و دستگاه گامسون 67
مبدل حرارتی نه تنها برای افزایش خنک کننده 69 طراحی شده است
فرآیند و دستگاه Linde 71
کمی درباره تاریخچه آثار من 74
مقایسه دو روش بسط 79
گسترش با کار خارجی 82
انبساط با انقضای ساده 83

فصل پنجم نقص حالت گازی آثار واندر والس 86
ایالت های مربوطه 94
تراکم پذیری هوا در دماهای پایین 100
آثار ویتکوفسکی 100

فصل ششم بسط با انقضای ساده 104
محاسبه بازده 104
انبساط گاز ناقص با خروجی ساده 107
افت دما در حین انبساط ایده ای خیالی و اغراق آمیز از اثر خنک کننده 117 ایجاد می کند.
بهبودهایی که Linde در نحوه گسترش آن ایجاد کرده است کار داخلی 117
محاسبه اثر سرمایش انبساط با استفاده از روش Linde 121

فصل هفتم بسط با استفاده از کار خارجی 121
روغن کاری اتوماتیک پترولیوم اتر 125
اولین آزمایش 129
اولین موفقیت 131
معایب انبساط با مایع شدن در ماشین 132
مایع سازی تحت فشار 135
کاربرد عملی 139
چند کلمه در مورد استفاده از انرژی انبساط 142
End Expansion Improvement Double Expansion 143
گسترش چندگانه 147
راه دیگر 148
انبساط منفرد یا دو انبساط هنگام مایع شدن اکسیژن تحت فشار 149
محاسبه سود حاشیه ای بسط با کار خارجی 151
مقدار انرژی برگشتی 157
تامین مایع مایع با اکسیژن 157
سایر آثار در زمینه گسترش با کار خارجی 157

بخش سوم
ذخیره و خواص هوای مایع

فصل هشتم ذخیره سازی هوای مایع 160
کار دشوار 160
اولین معنی برای کاهش سرعت تبخیر 165
روش D'Arsonval کشتی هایی با دو جداره و فضای بدون هوا بین آنها 166
بهسازی ظروف Dewar با دیوارهای دوتایی نقره ای و فضای بدون هوا بین آنها 170
دستگاه انتقال خون اقدامات احتیاطی لازم هنگام کار با هوای مایع 172
درجه مناسب بودن شناورهای d'Arsonval و Dewar 175
استفاده از دمای پایین برای ایجاد خلاء کامل 177
عدم امکان نگهداری هوای مایع در ظروف دربسته 178
فصل نهم مشخصات فیزیکیو استفاده از هوای مایع 179
رنگ 179
تغییر در نقطه جوش مخلوط های اکسیژن و نیتروژن بسته به ترکیب آنها 180
تغییر در نقطه جوش یا مایع شدن بسته به فشار 182
چگالی هوای مایع، اکسیژن مایع و نیتروژن مایع 184
گرمای تبخیر هوای مایع: کاربرد به عنوان خنک کننده 185
ظرفیت حرارتی هوای مایع 187
پدیده های استثنایی ناشی از حالت کروی 187
بی ضرر بودن هوای مایع برای میکروب ها 190
خواص مغناطیسی هوای مایع 191
برخی از پیامدهای خنک کننده هوای مایع مشعل Bunsen نیمه شعله 192
انجماد اجسام مختلف در هوای مایع 193
ناهنجاری پوستی 195
تغییر چسبندگی فلزات 195
مایعات منجمد: جیوه، الکل و ... 197
آزمایشات نفتی اتر D'Arsonval دماسنج برای هوای مایع 198
به دست آوردن گازهای جدید از اتمسفر مجموعه مقالات V Ramsay Liquefaction of Helium 200
انجماد گازها تولید صنعتی هیدروژن 202
هوای منجمد 202
مایع سازی هوای جوی 204
خواص زغال سنگ در دمای هوای مایع تولید صنعتیخلاء بالا 205
کاربردهای احتمالی خواص زغال سنگ سرد شده - ساخت لامپ های رشته ای مخازن فلزی برای هوای مایع 209
تولید اکسیژن مایع در نزدیکی آبشار 210
کاربرد خواص جذبی زغال سنگ در ساخت لوله های نئون 212
جذب گازهای مختلف توسط زغال سنگ ناهنجاری هیدروژن 213
کاربرد زغال سنگ سرد شده برای جداسازی گازهای نجیب 215
ظرفیت گرمایی اجسام در دماهای پایین 216
مقاومت الکتریکی فلزات در دماهای پایین 216
آثار کامرلینگ-انس یک درجه از صفر مطلق ۲۱۷
خواص مغناطیسی فلزات در دماهای پایین 219
تغییر رنگ فسفرسانس 219
آزمایشات جی. بکرل، پی لیبو و دیگران 220
استفاده از هوای مایع هنگام نصب حلقه های فلزی و غیره 220
کاربرد هوای مایع به عنوان نیروی محرکه 221
کاهش میل ترکیبی شیمیایی در دماهای پایین 223
فصل X خواص و کاربردهای اکسیژن مایع 224
احتراق در اکسیژن مایع 225
قابلیت انفجار 227
مواد منفجره با اکسیژن مایع 228
وضعیت فعلی موضوع استفاده از اکسیژن مایع به عنوان ماده منفجره 233
سایر کاربردهای اکسیژن مایع 235
دستگاه نجات کاربرد اکسیژن مایع در پزشکی 235
ماسک های تنفسی برای هوانوردان 239
تبدیل اکسیژن به ازن در دمای پایین 240

بخش چهارم
جداسازی هوا به عناصر تشکیل دهنده آن

فصل یازدهم ملاحظات کلی راه های مختلف 241
اهمیت این مسئله 241
جداسازی هوا به عناصر نیاز به انرژی 242 دارد
روش های مختلف برای اکسیژن هوا 246

فصل دوازدهم برخی از ویژگی های تبخیر هوای مایع
ایده پارکینسون 247
ویژگی های تبخیر هوای مایع 248
آزمایشات بیلی 251

فصل سیزدهم بهبودی سرماخوردگی 253
تبخیر و مایع شدن همزمان 254
نیاز به فشرده سازی هوای مایع 258
نیاز به سرمای اضافی 259
نشانگرهای سطح هوای مایع 261
فصل چهاردهم روشهای مختلف تبخیر متوالی 263
اولین دستگاه لینده (1895) 263
دستگاه گامسون (1896) 265
گروه آپارات 266
روش پیکتت (1899) 267

فصل پانزدهم اکسیژن هوا اولین چیزی است که 268 را مایع می کند

فصل شانزدهم برخی ملاحظات در مورد مایع شدن مخلوط های گازی 272
مایع سازی مخلوط های گازی در دمای ثابت 274
روش گرافیکی Duhem و کاربرد آن برای تعیین مطالب مربوطه 281

فصل هفدهم کاربرد مایع سازی اولیه اکسیژن اتمسفر 284
پیش رفلاکس (1902) 291
فصل هجدهم تصحیح 297
دستگاه Linde (1902) 298
دستگاه لوی و گلبرونر (1902)، پیکتت (1903) 300
آپارات جی کلود 300
شاخص های کمیت عرضه مایعات 301
تولید دو مایع مختلف در یک حمام مایع 301
شرایط لازم برای تصحیح صحیح 303
بهبود در تولید مایع بدون چربی 304
کاربرد عملی دستگاه پری فلاکساسیون با یک سیکل 306
مبدل های حرارتی با دو محفظه 309
بازده ترمودینامیکی هنگام جداسازی عناصر هوا توسط مایع 309
روش های دیگر - مایع سازی مجدد (Levi, Gelbronner) 312
روش های مختلف جداسازی جزئی اکسیژن و نیتروژن در حین مایع سازی هوا - اصل افزایش خود خالص سازی نیتروژن - روش R Levy (1903) 313
تولید نیتروژن 4hctocq به روش Linde 316
دستگاه جدید Linde
تجهیزات اکسیژن مایع 318
آپارات لو روژ (شرکت ایر لیکوئید) 319
دستگاه مسر 321
دستگاه Industriegas-Gesellschaft 322
نمودار منطقی دستگاه برای اکسیژن مایع 324

فصل نوزدهم عملکرد دستگاه 324
تصفیه هوا 324
حذف دی اکسید کربن 325
خشک کن خنک کننده 327
طرح Linde 327
مبدل های حرارتی J. Claude با یخ زدایی 328
مقدار سرمای مصرفی در هنگام خشک کردن خنک کننده 330
راه اندازی دستگاه O-va lAir Liquide 330
مصرف انرژی انبساط 335
حوادثی که در حین کار دستگاه های 338 رخ داده است

فصل XX تولید گازهای نجیب 344
هلیوم و نئون 345
تعیین میزان نئون و هلیوم در هوای اتمسفر 346
هلیوم، آمونیاک و هوانوردی 347
هلیوم در ایالات متحده و کانادا 348
آرگون 351
کریپتون و زنون 354

پیشگفتار
بیست و هفت سال پیش، پس از هر یک از حضورهای عمومی ام که در آن هوای مایع و خواص آن را نشان می دادم و سعی می کردم همه آن کاربردهای آن را پیش بینی کنم، به جز تحقیقات آزمایشگاهی که متعاقباً به نتیجه رسید، من را یک آرمان شهر نامیدند.
اما ژرژ کلود در مفروضاتش حتی از من هم فراتر رفت و حق با او بود - بنابراین، با ایمان و اعتقاد کامل، می‌توانم مقدمه کتابی را که در سال 1903 منتشر کرد، با این جمله به پایان برسانم: «مایع شدن هوا در مقیاس صنعتی. نه تنها انقلابی در علم است، بلکه - و به‌علاوه، عمدتاً - انقلاب اقتصادی و اجتماعی است.» تمام محتوای غنی که کلود در اولین اثر خود قرار داده است، ویراست جدیدی که او در این کتاب ارائه می‌کند، کاملاً تأیید می‌کند. فرضیاتی که من 27 سال پیش کردم.
این یک توضیح صرف نیست، بلکه اثری کاملاً اصیل است و نویسنده در آن به نقش یک مورخ در رشته خود بسنده نمی کند.
در طول سالیان متمادی، جی. کلود به طور خستگی ناپذیر کمک های جدیدی برای حل این مشکل کرد. او این صفحات را نه به عنوان توصیفی آموزنده از صنعت مایع سازی هوا، بلکه عمدتاً به عنوان توضیحی از کار و نظریه هایی که ایجاد کرده است ایجاد کرده است که دانش ما را تا کنون نه تنها در زمینه علم، بلکه در زمینه کاربرد دستاوردهای علمی در صنعت
من به طور خستگی ناپذیر تمام تحقیقات کلود را دنبال کردم و مهم ترین نتایج را در جلسات آکادمی های علوم گزارش کردم. از برخی از فصل‌های این کتاب می‌توان مسیرهایی را که این تحقیقات در آن پیش رفتند، درک کرد و از روی آن‌ها می‌توان قضاوت کرد که تمرین با چه اطمینان و سرعتی حرکت می‌کند وقتی که توسط یک نظریه علمی روشن و محکم هدایت می‌شود.
کلود متعلق به آن دسته از محققان درخشانی است که مشاهدات کنجکاو یک دانشمند آزمایشگاهی را با ذهن هوشیار یک پزشک ترکیب می کنند. هیچ نظریه ای برای او کامل نیست.
ارزش تا زمانی که او فرصتی پیدا کند که آن را در ریل کاربرد عملی قرار دهد.
این را بسیاری از مثال های معمولی که در این کتاب آورده شده است تأیید می کند. به برخی از آنها اشاره می کنم:
1) دستگاهی برای تولید هوای مایع از طریق انبساط با کار خارجی تولید شده. این تئوری برتری این روش کار را بر سایرین ثابت می کند، اما با وجود اینکه دانشمندان و مهندسان برجسته اجرا را در دست گرفتند، کاربرد عملی آن شکست خورد. کلود می‌گوید: «تئوری همیشه درست است.» و بدون از دست دادن دل از شکستی که بر پیشینیان برجسته‌اش افتاد، به سختی تحلیل می‌کند که دقیقاً چه چیزی در کاربرد عملی نظریه را ارضا نمی‌کند.
در طول این کار، او روشی را برای روانکاری ماشین‌هایی که در دماهای پایین کار می‌کنند با اتر نفت کشف کرد. پس از این کشف، دستگاه شروع به کار کرد، اما تنها 0.20 لیتر هوای مایع در هر اسب بخار در ساعت تولید کرد. کلود تصمیم می گیرد: «بدیهی است که این نظریه هنوز به اندازه کافی ارضا نشده است. او این پدیده را به دقت بررسی می کند و با تحلیلی ظریف، بدون شک ثابت می کند که در واقع، این نظریه راضی نیست. او متقاعد شده است که در دمای بسیار پایینی که ماشینش در آن کار می کند، هوا دیگر آن گاز ایده آلی نیست که در تئوری پذیرفته شده است: او می گوید: «این هنوز مایع نیست، اما تقریباً دیگر گاز نیست. . سپس او سعی می کند دمایی را که در آن انبساط اتفاق می افتد افزایش دهد تا این نظریه را ارضا کند. او به کاهش فشار، سپس مایع سازی ترکیبی، سپس مایع سازی دمای بحرانی اکسیژن و غیره روی می آورد.
این تئوری برآورده می شود و خروجی هوای مایع به تدریج به 0.66، 0.85، 0.95 لیتر در اسب بخار در ساعت می رسد.
بله، نظریه همیشه درست است، اما ... در دستان درست است.
2) بین نقطه جوش دو جزء هوا - اکسیژن و نیتروژن - تفاوت معنی داری وجود دارد. توانایی نیتروژن برای تبخیر سریعتر از اکسیژن به عنوان مبنایی برای فرآیندی است که مشکل جداسازی این دو گاز را از نظر اقتصادی حل می کند. کوچکترین جزئیاتفرآیند تبخیر توسط پروفسور به دقت مورد مطالعه قرار گرفت. لیندا، توسط بالی و دیگران (بدون هیچ اختلاف نظر) کار شده است. تئوری پدیده مخالف، یعنی تراکم هوای گازی، بحث و جدل ایجاد کرد: دوار معتقد بود که هر دو عنصر هوا به طور همزمان متراکم می شوند. لیند این دیدگاه را داشت. پیکتت از این هم فراتر رفت و معتقد بود که این نیتروژن است، یعنی گاز فرارتر، که ابتدا متراکم می شود. باید تصمیم می گرفت که کدام یک از این نظریه ها درست است، زیرا اگر هر دو گاز همزمان متراکم شوند، بدیهی است که تمام هوا باید کاملاً مایع شود تا عناصر آن جدا شوند. اگر یکی از گازها قبل از دیگری متراکم شود، مایع شدن جزئی برای رسیدن به این جداسازی کافی خواهد بود.
کلود عمیقاً تحت تأثیر نظریه دوار قرار گرفت که با قوانین اساسی فیزیک در تضاد بود. چگونه موقعیت عمومیاو استدلال کرد که پدیده روانگرایی همیشه برعکس پدیده تبخیر است و هوا تنها در صورت وجود برخی ناهنجاری های عجیب می تواند رفتار متفاوتی داشته باشد. کلود شروع به انجام آزمایشات می کند و نتایج آنها کاملاً با فرضیات خود و با نظریات گیبس، واندر-وا آل سعه و دوهم منطبق است. ما ارائه مفصلی از این موضوع را در فصل مایع سازی مخلوط های گازی خواهیم یافت.
به لطف یک روش فوق العاده ماهرانه، کلود توانست از این ویژگی استفاده کند. با مایع کردن بخش نسبتاً کوچکی از هوای در حال پردازش، او مستقیماً، بدون تبخیر قبلی، مایعی بسیار غنی از اکسیژن را به دست آورد که تقریباً حاوی تمام اکسیژن هوای در حال پردازش است. این روش شامل جریان های به اصطلاح معکوس است. این امکان را فراهم می کند که تمام اکسیژن موجود در هوای تحت درمان را با مایع کردن تنها نیمی از آن کاملاً جدا کنید.
کلود بلافاصله شروع می کند کاربرد عملیپیشرفت هایی که به دست آورده است. نتایج آنی هستند. تولید هوای مایع و تجزیه آن به عناصر آن (برای اولین بار توسط پروفسور لینده در آلمان با کمک روشهای بسیار ماهرانه ای که توسط وی کشف شد) در فرانسه و کشورهای دیگر توسعه زیادی یافت که به لطف روش کلود مورد بهره برداری قرار گرفت. توسط NL'air Liquide Society."
این کتاب جدای از علاقه خاص خود، تأیید جدیدی بر این عقیده است که بارها توسط من بیان شده است که علم کاربردی می تواند قوانین ضعیفی را که توسط علم به اصطلاح ناب ایجاد شده است اصلاح کند. هر قانون فیزیکی را می توان تنها پس از اینکه در مقیاس وسیع صنعتی قابل قبول باشد، واقعاً ثابت تلقی کرد. در علم محض می توان با استقرار بدون زیاد اشتباه کرد عواقب مضرقوانین دقیق ناکافی؛ در یک صنعت گسترده، این پدیده یا کاملاً غیرممکن است یا خطا در مدت کوتاهی خود را تحت تأثیر قرار می دهد و منجر به فروپاشی می شود. زمانی که فرهنگستان علوم به ریاست من در مورد به موقع بودن افتتاح بخش صنعتی بحث کرد، دقیقاً از همین مفاد حمایت کردم. کار کلود ثابت کرد که حق با من است.
در خاتمه لازم می دانم توجه را به یکی از جالب ترین قسمت هایی که حداقل برای اولین بار ظاهر می شود جلب کنم
در این نسخه، این فصلی است که در آن نویسنده مشکلاتی را بیان می کند که در تحقیق روش های فنی امکان پذیر برای استخراج همزمان گازهای نجیب موجود در آن، اغلب در دوزهای میکروسکوپی، از هوا، به دست آوردن آنها به عنوان محصولات جانبی در آن، باید بر آنها غلبه کند. تولید نیتروژن و اکسیژن علاوه بر این اکتشافات علمی بسیار جالب که به واقعیت تبدیل شده اند، کلود شکی ندارد که می تواند کاربردهای جدیدی برای خواص شگفت انگیزی که این گازهای نجیب دارند بیابد.
دکتر dArsonval.
عضو موسسه.
نوجنت در مارن.
16 آوریل 1925.

بخش اول.
مایع شدن گازها.

فصل اول.
مراحل اول
یکی از جالب‌ترین دپارتمان‌های فیزیک، بخشی است که به روان‌شدن گازها می‌پردازد، و قبل از اینکه به بررسی مسائل مربوط به مشکل مایع شدن هوا بپردازیم، نمی‌توانیم در سکوت از آن آثار متعددی که اخیراً به پایان رسیده‌اند بگذریم. - با تسلط کامل علم بر حالت مایع و گاز اجسام.
در زمینه مایع سازی گاز، نتایج نظری به طور قابل توجهی از اجرای عملی آنها پیشی گرفته است. فیزیکدانان مشاهده کرده اند که چگونه مایعات معمولی، تحت تأثیر گرما، به بخارهایی تبدیل می شوند که مانند گازها متحرک و سبک هستند. تحت تأثیر خنک شدن، این بخارات به راحتی به حالت اولیه خود بازگشتند - تبدیل به مایع می شوند. دانشمندان با این سوال روبرو بودند: آیا گازها - طبیعی یا شیمیایی تولید شده - نیز بخار مایعات هستند، اما مایعات خاصی که به طور غیرقابل مقایسه ای فرارتر از معمولی هستند و در دماهای بسیار پایین می جوشند.
آیا اینها افکاری نبودند که سویفت معروف هنگام نوشتن قسمت بعدی «سفرهای گالیور» خود (قسمت 3، سفر به لاپوتا، فصل پنجم - شرح آکادمی ها در لاگادو) به خود مشغول شد.
"تحت فرماندهی دانشمند بزرگ 50 کارگر وجود داشت. برخی هوا را متراکم کردند، آن را ملموس ساختند، نیتروژن را از آن استخراج کردند و اجازه دادند ذرات مایع و آب تبخیر شوند و غیره.
پس از همه، این یک تصویر کامل از تولید هوای مایع، اکسیژن و نیتروژن است - همه در سال 1726!
پس از سوئیفت، مفهوم توانایی گازها برای مایع شدن با سخنان نبوی لاووازیه که در زیر آورده شده است، روشن می شود. در طول زمانی که
) این مقایسه کنجکاو توسط مهندس مورد توجه من قرار گرفت. جی. استینگل.
حتی گازهایی که به راحتی مایع می شوند را نمی توان به حالت مایع در آورد، شیمیدان معروف تصمیم گرفت که بگوید:
اگر زمین ناگهان به محیطی با دمای بسیار پایین سقوط کرد، مثلاً دمای مشتری یا زحل، آبی که اکنون رودخانه‌ها و دریاهای ما را تشکیل می‌دهد و احتمالاً اکثریت قریب به اتفاق مایعات شناخته شده برای ما، تبدیل به کوه و صخره های جامد می شد. در این حالت، هوا یا حداقل بخشی از گازهای تشکیل دهنده آن، به دلیل قرار گرفتن در محیطی با دمای به اندازه کافی بالا، حالت خود را تغییر می دهد و از گاز نامرئی موجود به مایع تبدیل می شود. هوا از یک حالت به حالت دیگر، تشکیل مایعات جدید، که تاکنون پیش بینی نشده بود.
بنابراین، با شروع با Lavoisier، این عقیده تأیید شده است که سه حالت ماده - جامد، مایع و گاز - نشان دهنده یک سری متوالی است که هر یک از حالات بسته به دمای محیط است.
علم مدرنبرای همه اجسام، حداقل آنهایی که هنگام گرم شدن تجزیه نمی شوند، نظم کامل و عمومیت این نتیجه تایید شده است.
بدون هیچ مقدمه دیگری، اجازه دهید اکنون به بررسی موضوع مایع شدن گازها بپردازیم، با یادآوری تمام قوانینی که هم بر تبخیر مایعات و هم بر تراکم بخارات آنها حاکم است.
خاصیت ارتجاعی بخار مایعات - بخارات اشباع و غیر اشباع هستند.
در شکل 1 یک لوله فشارسنجی را نشان می دهد که پر از جیوه و غوطه ور در آن است پایان بازبه ظرفی با جیوه در این حالت، یک فضای خالی در فضای E تشکیل می شود. مشخص است که فشار اتمسفر با ارتفاع ستون جیوه AB (تقریباً 760 میلی متر) تعیین می شود. با استفاده از یک پیپت منحنی، اجازه دهید چند قطره مایع را وارد لوله فشارسنجی کنیم: آب، الکل و غیره. این مایع با رسیدن به سطح آزاد جیوه، در فضای خالی Ey تبخیر می شود و خواهیم دید که سطح جیوه، تحت تأثیر بخارات حاصل، از سطح اولیه B به سطح جدید C کاهش می یابد (شکل 2). ارتفاع BC نیروی کشسانی یا فشار بخار تشکیل شده در شرایطی را که آزمایش در آن انجام می شود را تعیین می کند. هنگام انجام این آزمایش، 2 گزینه وجود دارد:
1) مقدار اضافی مایع به لوله تزریق می شود. در این صورت تنها بخشی از این مایع تبخیر می شود. در بارومتریک
فضای E حاوی حداکثر مقدار بخاری است که می تواند در خود جای دهد، یعنی بخار، همانطور که معمولاً نامیده می شود، اشباع خواهد بود. کاهش سطح جیوه در این حالت حداکثر خواهد بود و جالب است بدانید که این کاهش در یک دمای معین، صرف نظر از مقدار مایع اضافی وارد شده به لوله، یک مقدار کاملاً تعریف شده و ثابت است. می توان گفت که فشار بخار اشباع شده در یک دمای معین یک کمیت فیزیکی ثابت است و مایع را به همان اندازه ای که با چگالی یا نقطه جوش مشخص می شود، مشخص می کند.
2) مایع وارد شده به لوله کاملاً تبخیر می شود، بنابراین مقدار آن برای تشکیل مقدار بخاری که می تواند در لوله قرار گیرد کافی نیست. که در در این مورددرجه کاهش سطح جیوه، مانند مورد اول، مقدار خاصی نخواهد بود و به مقدار مایع وارد شده بستگی دارد. و کاملاً واضح است که اگر مقدار کمی مایع وارد شود، کاهش سطح جیوه ناچیز خواهد بود.
بنابراین، فشار بخار غیراشباع مقدار مشخصی نیست و بسته به مقدار مایع وارد شده در محدوده pi می تواند متفاوت باشد. 1، 2 و 3.
ما باید به اصل مفهوم بخار غیراشباع توجه کنیم، زیرا همانطور که بعداً می آموزیم، گازها پدیده ای مشابه هستند، یعنی بخارهای غیراشباع هستند.
تغییر در فشار بخار مایعات مختلف بسته به ویژگی های دومی و دمای آنها.
فشار بخار مایعات مختلف در دماهای مساوی بیشتر است، هر چه این مایعات فرارتر باشند. بنابراین، برای مثال، کشش بخار آب در 20 درجه 17.4 میلی متر است، به عبارت دیگر، در 20 درجه، سطح ستون جیوه (در یک لوله فشارسنجی) با وارد شدن آب به لوله 17.4 میلی متر کاهش می یابد. کشش بخار الکل معمولی در همان دما 44 میلی متر، بخار الکل چوب - 95 میلی متر و بخار اتر - 442 میلی متر است. دنباله این اعداد به طور همزمان ترتیب فرار این مایعات را به ما نشان می دهد.
از طرف دیگر، فشار بخار همان مایع با افزایش دما به سرعت افزایش می یابد. بیایید سعی کنیم به تدریج لوله فشارسنجی E خود را گرم کنیم - تحت تأثیر تبخیر روزافزون مایعی که بخار آن از جیوه بالاتر می رود. سطح دومی با افزایش سرعت کاهش می یابد و کشش بخار آب در 30 درجه برابر با 31.5 میلی متر، در 50 درجه - 92 میلی متر و در 75 درجه - 288.5 میلی متر خواهد بود.
با ادامه افزایش دما، خواهیم دید که کاهش سطح جیوه شتاب بیشتری خواهد گرفت و در یک لحظه خاص (شکل 3)، تحت تأثیر بخار اشباع مایع (که در لوله است تمام در زمان مازاد)، سطح جیوه در لوله فشارسنجی به سطح جیوه در ظرف A می رسد (شکل 3) بدیهی است که در این لحظه فشار بخار دقیقاً فشار اتمسفر را متعادل می کند و بنابراین برابر با 760 خواهد بود. میلی متر
اگر دما را در این لحظه اندازه گیری کنیم، خواهیم دید که برابر با 100 درجه است، یعنی نقطه جوش آب در فشار اتمسفر. ما این پدیده بسیار جالب را به صورت زیر بیان می کنیم:
نقطه جوش یک مایع در فشار اتمسفر نیز دمایی است که در آن فشار بخار این مایع برابر با یک اتمسفر است.
همه قوانین طبیعت معنای عمیق خود را دارند، اما ما به ندرت فرصت کشف آنها را داریم که باید به هر موردی از این قبیل توجه کرد. در اینجا ما این مورد را داریم. چقدر خیلی
9 برای این کار، از لوله فشارسنجی نشان داده شده در شکل استفاده کنید. 1 - 3 و 5 - 13 گرم را با یک کوپلینگ شیشه ای بپوشانید و آب یا مایع دیگری را که تا دمای دلخواه گرم شده است بین دیواره داخلی کوپلینگ و دیواره بیرونی لوله برانید.
به خوبی شناخته شده است که تنها پس از آن حباب‌ها در مایع شروع به تشکیل می‌کنند، که معمولاً در هنگام جوشیدن مشاهده می‌شود، زمانی که بخارات قادر به متعادل کردن فشار اتمسفر بر مایع با خاصیت ارتجاعی خود هستند.
تا زمانی که فشار بخار به این مقدار نرسد، حباب های بخار نمی توانند تشکیل شوند و ما فقط تبخیر سطحی آهسته را مشاهده می کنیم، اما جوشش را مشاهده نمی کنیم.
گرمای تبخیر.
اجازه دهید پدیده هایی را که هنگام گرم شدن مایع در یک ظرف باز رخ می دهد، در نظر بگیریم. مشخص است که دمای این مایع تا رسیدن به نقطه جوش به طور مداوم افزایش می یابد، پس از آن افزایش دما بلافاصله متوقف می شود، مهم نیست که منبع حرارت چقدر قوی باشد. تغییر در وضعیت فیزیکی مایع از یک سو و از سوی دیگر افزایش بسیار زیاد حجم آن که در حین تبخیر غلبه بر مقاومت فشار اتمسفر رخ می دهد، مستلزم صرف انرژی قابل توجهی است که به دلیل به دست آمده است. به جذب حرارت قابل توجه برخی تصورات مبهم از میزان گرمای صرف شده در طول تبخیر، آن احساس سرما را به ما می دهد که همه هنگام خروج از حمام تجربه می کنند، زمانی که آب باقی مانده روی بدن به آرامی تبخیر می شود.
تا لحظه‌ای که مایعی که گرم می‌کنیم بجوشد، تبخیر سطحی ضعیف باعث جذب گرمای ضعیف می‌شود و تقریباً تمام گرمای تولید شده توسط منبع گرمایش صرف گرم کردن تدریجی مایع می‌شود. از لحظه ای که جوش شروع می شود، جذب گرما برای تشکیل بخار بسیار زیاد می شود و تمام گرمای بخاری، صرف نظر از قدرت آن، صرف فرآیند تبخیر می شود.
مقدار گرمای لازم برای تبدیل یک واحد وزنی مایع در حال جوش به بخار را گرمای تبخیر می نامند. طبق گفته Regnaul t، برای آب در دمای 100 درجه معادل 537 کالری در هر تن است. این مقدار واقعاً عظیم است!
اما این رقم به این معنی است که آبی که قبلاً تا 100 درجه گرم شده است، بدون افزایش بیشتر دما در طول انتقال از مایع به گاز با همان دما، مقدار گرمایی را تقریباً 5.5 برابر بیشتر از گرمای جذب شده توسط آب برای انتقال جذب می کند. از دمای ذوب یخ تا دمای جوش. از این حیث، مانند بسیاری دیگر، آب مایع خاصی است.
این را می توان از جدول زیر مشاهده کرد که نقطه جوش و گرمای تبخیر مایعات مختلف را نشان می دهد.
نیاز به سرما برای وجود گازهای مایع در فشار اتمسفر. توجه داشته باشید که حرارت دادن مایع در ظرف بالاتر از نقطه جوش آن غیرممکن است، زیرا با افزایش حرارت فقط می توانیم جوش شدیدتری ایجاد کنیم، اما از نقطه جوش تجاوز نکنیم. به عبارت دیگر، در شرایط عادی، هیچ مایع خالص شیمیایی نمی تواند تحت فشار اتمسفر در دمایی بیش از نقطه جوش یک مایع معین x وجود داشته باشد.
اگر نتیجه گیری فیزیکدانانی که گازها را جفت مایعات بسیار فرار می دانند درست باشد، این گازها حتی در دماهای بسیار پایین دارای خاصیت ارتجاعی لازم برای جوشش برابر با یک اتمسفر هستند و در نتیجه این مایعات می توانند در اتمسفر وجود داشته باشند. فشار فقط در دماهای بسیار پایین
بنابراین، ما جوهر نقش سرما را برای مایع شدن گازها، که لاووازیه پیش بینی کرده بود، درک می کنیم. وقتی ببینیم که در همه موارد، تنها شرایطی که برای رسیدن به مایع شدن در همه موارد کافی است، عمل سرما است: هیچ گازی، حتی هلیوم، نمی تواند سرمای کافی را تحمل کند، به اهمیت سرما بیشتر متقاعد خواهیم شد. . شکی نیست که فیزیکدانانی که این مسئله جالب را مطالعه کرده اند، اگر این گزاره را بپذیرند، به حل آن بسیار نزدیک خواهند بود.
درست است، به دست آوردن دمای بسیار پایین ممکن است به نظر آنها یکی از بزرگترین مشکلات در فیزیک باشد. اما اگر تلاش خود را افزایش می دادند - و مشکل مطرح شده شایسته آن است - شکی نیست که به دلیل پیشرفت بسیار زیاد فیزیک، آن شگفت انگیز را کشف می کردند. راه های ساده، که اکنون برای به دست آوردن سرمای عمیق در خدمت ما هستند.
) وجود ناخالصی های خارجی و به ویژه نمک های محلول در مایع می تواند نقطه جوش را به میزان قابل توجهی افزایش دهد. گاهی اوقات پدیده ای از تعادل ناپایدار رخ می دهد که به آن "گرم شدن بیش از حد" مایع گفته می شود.
تاثیر فشار بر نقطه جوش
الف) کاهش فشار ما به تازگی دیدیم که وقتی هر مایعی تحت فشار اتمسفر گرم می شود، جوشش در لحظه ای شروع می شود که فشار بخار به تدریج افزایش می یابد به مقداری که فشار اتمسفر را متعادل می کند.
اجازه دهید فشار وارد بر مایع را با قرار دادن آن در ظرف بسته ای که هوا تا حدی از آن خارج شده است، کاهش دهیم. واضح است که فشار بخار کمتر در دمای پایین تر می تواند بر فشار کاهش یافته موجود غلبه کند و در نتیجه باعث جوش شود: نقطه جوش در این شرایط کمتر خواهد بود.
طبیعی است، و هرچه خالی بودن ظرف حاوی مایع ما کامل تر باشد، نقطه جوش به همان نسبت پایین تر است.
خود طبیعت در مواردی صحت مطالب فوق را تایید می کند. مثلاً در قله‌های کوه‌ها فشار زیر فشار اتمسفر داریم و کاهش فشار برابر است با فشار ستون هوا از قاعده کوه به بالای آن. در حین صعود از مون بلان، کوهنورد معروف از این واقعیت متعجب شد که در قله یخی غول آلپ، به سختی می توانست تخم مرغ های آب پز را در آب جوش بجوشاند - نقطه جوش آب در آنجا بسیار پایین بود.
در اینجا یک مثال دیگر، حتی قابل توجه تر است!
وقتی یک پمپ هوا به تدریج خلاء یک ظرف آب را افزایش می دهد، نقطه جوش آب می تواند به زیر نقطه انجماد برسد: در چنین شرایطی، تخم مرغ های سفت آب پز در واقع به یک افسانه تبدیل می شوند! اما برای یک پمپ هوای خوب، حفظ فشار 1-2 میلی متر بالاتر از مایع محصور در یک ظرف بسته به ویژه دشوار نیست، و از آنجایی که در 0 درجه فشار بخار آب 4.6 lsh است، بنابراین، بدیهی است که آب در این حالت است. دما و در فشار مشخص شده باید بجوشد، زیرا کشش بخار آب در این شرایط به طور قابل توجهی از فشار موجود در ظرف بیشتر است.
ماشین های برودتی که بر اساس اصل تبخیر ساخته شده اند. از موارد فوق واضح است که تبخیر در شرایط توصیف شده می تواند به عنوان منبع خنک کننده بسیار قابل توجهی عمل کند.
به عنوان مثال، اگر یک ظرف پر از آب را به یک پمپ خلاء با قدرت کافی وصل کنید و پمپ خلاء را مجبور به کار کنید، پس از مدتی آب به شدت می جوشد، زیرا لحظه ای فرا می رسد که در دمایی که آب در واقع، کشش بخار آن از فشار کاهش یافته فراتر می رود، که با عملکرد پمپ حفظ می شود. از آنجایی که در این حالت گرمای جذب شده توسط تبخیر (ص. 11) و خروج همراه با بخار توسط هیچ منبع خارجی تامین نمی شود، بلکه از خود مایع به عاریت گرفته می شود، مایع به سرعت سرد می شود. با توجه به اینکه فشار توسط پمپی که به طور مداوم کار می کند کمتر از خاصیت ارتجاعی بخار حفظ می شود، با وجود کاهش دومی با کاهش دمای مایع، جوشش ادامه می یابد، خنک شدن افزایش می یابد و به همین دلیل در یک لحظه خاص مایع به جامد تبدیل خواهد شد.
این تجربه زیبا به عنوان پایه ای برای طراحی گیاهان یخ ساز عمل کرد. ماشین ها به عنوان مثال، دستگاه یخ ساز Carré بر اساس اصل جذب بخار آب با اسید سولفوریک است (طمع ترکیب شدن آب با اسید سولفوریک به خوبی شناخته شده است). همین اصل در یک ماشین استثنایی تعبیه شده است، یک جنگنده واقعی حس مشترک، مهندس معروف Leblanc که در آن کار انجماد آب به یک جت بخار سپرده شد. این جت بخار از طریق انژکتور ژیفار، خلاء هوا ایجاد کرد و در مدل های ساخته شده توسط شرکت وستینگهاوس بسیار عالی عمل کرد و ده ها سنتر در ساعت را از نظر اقتصادی منجمد کرد!
بنابراین می بینیم که اگر خلاء خاصی در بالای مایع با استفاده از یک پمپ هوا حفظ شود، پمپ هوا به سرعت به دمایی می رسد که در آن فشار بخار تقریباً برابر با فشار کاهش یافته پمپ هوا است و در حالی که کشش بخار از آن بیشتر می شود. با فشار، مایع به جوش می آید و در همان زمان به خنک شدن ادامه می دهد. اگر مایع بسیار فرار باشد، یعنی اگر بخارات آن دارای خاصیت ارتجاعی کافی تا پایین ترین دما باشند، آنگاه می توان این دماهای پایین را به سادگی با تبخیر چنین مایعی در خلاء به دست آورد.
بنابراین، به عنوان مثال، اتر سولفوریک، که فشار بخار آن در -40 درجه هنوز از 5 میلی متر بیشتر است، می تواند در زیر این دما با تبخیر ساده تحت فشار 5 میلی متر 1 خنک شود.
اما به جای بدست آوردن دمای بسیار پایین در یک اتمسفر بسیار کمیاب با تبخیر یک مایع بسیار فرار، اغلب منطقی است که دمایی نه چندان پایین بدست آوریم، برای این منظور از یک نادری نه چندان قوی استفاده کنیم. به عنوان مثال همان اتر سولفوریک را در نظر می گیریم که فشار بخار آن در -10 درجه 111 میلی متر است. این دمای نسبتاً پایین را می توان به راحتی با تبخیر مایع در خلاء نسبتاً خفیف به دست آورد، که می تواند به راحتی توسط پمپ های هوا بسیار کم قدرت و پیچیده تر از پمپ هایی که برای آب مورد نیاز است ایجاد شود.
به راحتی می توان تصور کرد که برای کم کردن بخار به فشار مثلاً 2 میلی متر جیوه، کار قابل توجهی باید صرف شود و برای به دست آوردن نتایج مثبت به پمپ هایی با حجم بسیار زیاد نیاز است.
تبخیر مایعات فرار در حال حاضر به رایج ترین روشی تبدیل شده است که برای تولید سرما استفاده می شود و این اصل در مقیاس بسیار گسترده ای در عمل تبرید در هزاران ماشین استفاده می شود: به عنوان مثال، در ماشین هایی با متیل کلرید، دی اکسید گوگرد. ، آمونیاک، دی اکسید کربن و غیره.
ب) عمل افزایش فشار. قبلاً دیده‌ایم که با کاهش فشاری که یک مایع در آن قرار دارد، نقطه جوش آن کاهش می‌یابد. برعکس، فشار را افزایش خواهیم داد: خواهیم دید که برای اینکه به بخارات این مایع خاصیت ارتجاعی بدهیم که بر این فشار غلبه می کند، باید مایع را بالاتر از دمایی که در شرایط عادی لازم است گرم کنیم. و هر چه فشار بیشتر باشد، نقطه جوش بالاتر خواهد بود.
به همین دلیل در دیگ های بخارآب با فشار 15 اتمسفر فقط در 199 درجه می جوشد و در دیگ ماشین های Serpollet که فشار اغلب به 50 اتمسفر می رسد، نقطه جوش به 265 درجه می رسد. ظاهراً با کمی آگاهی از برخی قوانین طبیعت می توانید نه تنها قلع، بلکه سرب را در آب نیز ذوب کنید!
توجه داشته باشید که فشار افزایش یافته ای که باید به مایع گرم شده اعمال شود تا نقطه جوش آن افزایش یابد، توسط خود مایع ایجاد می شود، در صورتی که فقط مایع دوم در یک ظرف بسته محصور شده باشد. بدیهی است که در این حالت فشاری به طور خودکار در بالای سطح مایع ایجاد می شود که در هر لحظه برابر با کشش بخارهای جمع شده در بالای مایع است.
لازم به ذکر است که در این شرایط که مشابه شرایطی است که در دیگ بخار هنگام رقیق شدن بخار وجود دارد، جوشاندن آب تا زمانی که مقداری از بخار آزاد نشود شروع نمی شود. کشش بخار در این مورد با فشار تجربه شده توسط مایع مطابقت دارد و در نتیجه نمی توان بر فشار آن غلبه کرد. در حالی که گرمای عرضه شده توسط جعبه آتش با بخار مصرفی حذف نمی شود، تقریباً به طور کامل صرف گرم کردن مایع می شود. در این حالت دما به سرعت بالا می رود و همزمان با دمای مایع، خاصیت ارتجاعی بخار آن و در نتیجه فشار افزایش می یابد. و تنها زمانی که فشار از قبل به میزان قابل توجهی افزایش یافته باشد، با آزاد کردن بخشی از بخار و در نتیجه کاهش فشار، شرایطی ایجاد می شود که در آن خاصیت ارتجاعی بخار کمی بیشتر از فشار باشد که شروع جوشش را ممکن می کند. سپس افزایش فشار متوقف می شود، زیرا گرمای ارسال شده توسط جعبه آتش به همراه بخار خروجی مصرف می شود.
جدول زیر که توسط Reg n a u 11 گردآوری شده است، آن نوسانات شدید در نقطه جوش آب را نشان می دهد که به فشار بستگی دارد. در حقیقت، هنگام تهیه این جدول، هدف نشان دادن خاصیت ارتجاعی بخار آب در دماهای مربوطه بود. اما ما قبلاً می دانیم که این مقادیر (کشش بخار و نقطه جوش) به یکدیگر مرتبط هستند و جوشش در لحظه ای شروع می شود که اختلاف بین فشار تجربه شده توسط مایع و کشش بخار آن بینهایت کوچک شود.
این داده ها به صورت گرافیکی در شکل 1 نشان داده شده اند. 4. همین نمودار منحنی های متناظر را برای مایعات دیگر نشان می دهد و بسیار جالب توجه است که این منحنی ها که بسته به دما از یکدیگر منحرف می شوند، با یکنواختی ویژگی خود توجه را به خود جلب می کنند.
هنگام بررسی کار واندر والز (فصل پنجم) با جزئیات بیشتری در این مورد صحبت خواهیم کرد.
امکان استفاده از فشار به جای تبرید در تولید گازهای مایع خاص. قبلاً دیدیم (ص 12) که وجود هر مایعی در هوای آزاد در دمای بالاتر از نقطه جوش مایع غیرممکن است. از این نتیجه به این نتیجه رسیدیم که گازها جفت مایعات فرضی هستند که فقط در شرایط بسیار سرد می توانند در هوای آزاد وجود داشته باشند و از این رو، به دست آوردن دمای بسیار پایین می تواند برای ما یک ضرورت اجتناب ناپذیر برای مایع شدن گازها به نظر برسد.
قبلاً دیده‌ایم که افزایش فشار وسیله‌ای است که باعث می‌شود دمای یک مایع را در فشار اتمسفر بالاتر از - و حتی به طور قابل توجهی بالاتر از - نقطه جوش آن افزایش دهیم. این موقعیت که اکنون برای ما بسیار ساده به نظر می رسد، موفقیت های بسیاری را برای دانشمندان قرن گذشته به ارمغان آورد، اما در عین حال باعث بسیاری از تلاش های بی ثمر شد.
برنج. 4. نمودار تغییرات فشار بخار بسته به دما.
I - متیل کلرید، II - دی اکسید گوگرد، III - اتر، IV - آب.
اجازه دهید فرض کنیم که مایع فرضی مربوط به گاز خاصی داریم: به طور طبیعی، این مایع تحت فشار اتمسفر فقط در دمای بسیار پایین وجود دارد. اما اگر این مایع را در ظرف دربسته قرار دهیم، می توانیم آن را تحت حرارت قرار دهیم و فشار افزایش یافته نقطه جوش آن را بالا می برد. اگر آزمایش ما تا رسیدن به فشارهای قابل توجه و در صورت لزوم، ادامه یابد، هیچ دلیل قابل مشاهده ای وجود ندارد که فرض کنیم نمی توانیم دمای مایع خود را به این ترتیب به دمای محیط برسانیم. وجود چنین مایعی در دمای محیط اگر تحت فشار کافی نگهداری می شد غیرممکن نخواهد بود و از این رو می توان فهمید که علاوه بر هر گونه خنک سازی، کافی است گاز واقعی را به درستی تحت فشار قرار داد. فشار خون بالاتا باعث مایع شدن آن شود.
اکنون معنای این نتیجه گیری را خواهیم دید; تکرار می کنم، همه رضایت و ناامیدی را که برای دانشمندان به ارمغان آورد، خواهیم دید. ولی. اول از همه، اجازه دهید مشخص کنیم که شرایط "مناسب" برای مایع سازی چیست.

انتهای کتاب های پاراگمهتا

مایع سازی هوا

مایع سازی هوافرآیندی است که با خنک کردن هوا تا دمای بحرانی 147- درجه سانتیگراد انجام می شود که در آن یا کمتر از فشار هوا به مایع تبدیل می شود. پس از فشرده سازی مکرر و به دنبال آن انبساط آدیاباتیک، در این دما، طبق اثر ژول تامپسون، قطرات آب ظاهر می شود.

فرهنگ دانشنامه علمی و فنی.

در فرهنگ لغت های دیگر ببینید که "روان شدن هوا" چیست:

این شامل چندین مرحله است که برای تبدیل گاز به حالت مایع ضروری است. این فرآیندها برای اهداف علمی، صنعتی و تجاری استفاده می شود. همه گازها را می توان با سرد کردن ساده با... ... ویکی پدیا به حالت مایع در آورد

انتقال یک ماده از حالت گازی به حالت مایع. S.g با سرد کردن آنها در زیر دمای بحرانی (به دمای بحرانی) (Tk) و تراکم بعدی در نتیجه حذف گرمای تبخیر (تراکم) به دست می آید. دایره المعارف بزرگ شوروی

اگر دوار اخیراً سخت‌ترین چگالش آن‌ها یعنی هیدروژن و هلیوم را به‌صورت مایع به دست نیاورده بود، نمی‌توان آن را کاملاً مطالعه کرد. در هنر. گازهای مایع (نگاه کنید به) تاریخچه موضوع گازهای S. داده شده و تولید قبلاً شرح داده شده است... ... فرهنگ لغت دایره المعارف F.A. بروکهاوس و I.A. افرون

رنگ آبی روشن از اکسیژن مایع در فلاسک Dewar. اکسیژن مایع (LC، انگلیسی Liquid oxygen، LOX) مایع کم رنگ از رنگ آبیکه یک ماده پارامغناطیس قوی است. این یکی از چهار حالت مجموع اکسیژن است. LCD... ... ویکی پدیا

O (اکسیژنیوم) عنصر شیمیاییزیرگروه های VIA جدول تناوبی عناصر: O، S، Se، Te، Po از خانواده کالکوژن. این رایج ترین عنصر در طبیعت است، محتوای آن در جو زمین 21٪ (حجم)، در پوسته زمین در ... ... دایره المعارف کولیر

گاز طبیعی- (Natural gas) گاز طبیعی یکی از متداول ترین حامل های انرژی است.تعریف و کاربرد گاز، فیزیکی و خواص شیمیایی گاز طبیعیمطالب >>>>>>>>>>>>>>>... دایره المعارف سرمایه گذار

در زمان لاووازیه (به این نام مراجعه کنید)، انتقال گاز به حالت مایع و جامد بسیار محتمل به نظر می رسید، زیرا در طی واکنش های شیمیایی تغییر مشابهی در حالت فیزیکی اغلب رخ می دهد (Oeuvres de Lavoisier، جلد II 804). که در اوایل XIX… … فرهنگ لغت دایره المعارف F.A. بروکهاوس و I.A. افرون

- (شیمی، اوزون آلمانی، اوزون فرانسوی و انگلیسی) جسم گازی، نشان دهنده تنها مورد تغییر آلوتروپیک یک ماده گازی عنصری است. این اکسیژن است که ذره آن نه دو اتم، بلکه سه اتم دارد. تحصیلات او از ...... فرهنگ لغت دایره المعارف F.A. بروکهاوس و I.A. افرون

گازها- گازها، موادی در حالتی هستند که مشخصه آنها این است که مولکول های ماده در فواصل زیادی از یکدیگر قرار دارند و نیروهای برهمکنش بین مولکول ها بسیار کم است. مطالعات تجربی ماده در حالت گاز... ... دایره المعارف بزرگ پزشکی

وقتی مشخص شد که گازهای مایع نیاز به خنک کردن آنها در زیر دمای بحرانی دارد، تلاش محققان برای ایجاد راه هایی برای به دست آوردن دماهای پایین بود. این تلاش‌ها با موفقیت به پایان رسید و تعدادی از ماشین‌ها در حال حاضر برای به دست آوردن هر و همه گازها به شکل مایع در دسترس هستند. این ماشین ها به ویژه ماشین های مایع سازی هوا کاربرد گسترده ای در تکنولوژی دارند.

از مایع سازی هوا در فناوری برای جداسازی آن به اجزای سازنده آن استفاده می شود. جداسازی با تبخیر هوای مایع حاصل می شود. در این حالت ابتدا اجزای هوا که نقطه جوش کمتری دارند تبخیر می شوند: نئون، نیتروژن و سپس آرگون، اکسیژن. این موضوع دقیقاً به همان شکلی اتفاق می‌افتد که مثلاً هنگام جدا کردن آسان‌تر الکل در حال جوش از آب با تقطیر اتفاق می‌افتد. گازهای حاصل کاربرد وسیعی دارند: الف) نیتروژن برای تولید آمونیاک استفاده می شود. ب) آرگون، نئون و سایر گازهای بی اثر برای پر کردن لامپ های برقی رشته ای و همچنین لامپ های گازی استفاده می شود. ج) اکسیژن اهداف زیادی دارد: مخلوط کردن آن با استیلن (یا هیدروژن) و سوزاندن این مخلوط شعله ای تولید می کند که دمای بالایی دارد و برای جوشکاری و برش فلزات استفاده می شود (شکل 499). انفجار اکسیژن برای تسریع فرآیندهای متالورژی از اهمیت زیادی برخوردار شده است. از اکسیژن برای مقاصد پزشکی نیز استفاده می شود.

برنج. 499. جوشکاری خودبخودی فلزات. مشعل 1 با اکسیژن و استیلن از سیلندرها از طریق دو لوله تامین می شود. سیم 2 در شعله اکسیژن-استیلن ذوب می شود و درز جوش داده شده را پر می کند.

علاوه بر این، از اکسیژن مایع در فناوری انفجار استفاده می شود. مخلوطی از اکسیژن مایع با خاک اره، دوده، نفتالین و سایر موادی که به راحتی اکسید می شوند، یک ماده منفجره با قدرت عظیم (oxyliquit) است. انفجار به این دلیل رخ می دهد که در حضور اکسیژن که در حالت مایع است و بنابراین حجم کمی را اشغال می کند، احتراق این مواد بسیار سریع اتفاق می افتد. در حین احتراق، حرارت قوی رخ می دهد، محصولات واکنش گازی می شوند (دی اکسید کربن) و انبساط آنی و بسیار قوی رخ می دهد - یک انفجار. این ماده منفجره این مزیت را دارد که وقتی اکسیژن تبخیر شد دیگر خطرناک نیست.

ماشین آلات تولید هوای مایع هستند انواع مختلف. ما در اینجا مدار ماشینی را شرح خواهیم داد که عملکرد آن بر اساس خنک کردن هوای بسیار فشرده در طول انبساط آن است (§ 225). هوا وارد کمپرسور 1 می شود (شکل 500). در اینجا به فشار چند ده اتمسفر فشرده می شود. در عین حال گرم می شود. از کمپرسور 1 هوا وارد مبدل حرارتی 2 می شود که در آنجا با آب جاری تا دمای اولیه خنک می شود و سپس به اکسپندر 3 می رود. منبسط کننده یک سیلندر با پیستون است. در یک منبسط کننده، هوا منبسط می شود. در عین حال پیستون را بیرون می زند و کار می کند. انرژی داخلی هوا صرف این کار می شود و دمای آن به حدی کاهش می یابد که به مایع متراکم می شود. هوای مایع در ظرف 4 جمع آوری می شود.

برنج. 500. نمودار دستگاه تولید هوای مایع

گاهی اوقات منبسط کننده ها نه به شکل یک سیلندر با پیستون، بلکه به شکل توربین (P.L. Kapitsa turboexpander) ساخته می شوند که در آن گاز منبسط می شود و کار چرخش توربین را تولید می کند. بسیار مهم است که روتور (قسمت چرخان توربین) در حین کار دستگاه بدون تماس با دیواره های توربین در جریان گاز در حال انبساط آویزان شود. در نتیجه، نیازی به روغن کاری نیست، که بسیار مهم است، زیرا انتخاب روانکار برای قطعات ماشینی که در چنین دماهای پایینی کار می کنند بسیار دشوار است. روان کننده های معمولی در دماهای پایین سخت می شوند. علاوه بر این، مزیت ماشین های مایع سازی گازهای طراحی شده توسط P. L. Kapitsa بهره وری بالای آنها با اندازه های نسبتا کوچک است.

نقطه جوش هوای مایع بسیار پایین است. در فشار اتمسفر برابر است با . بنابراین، هوای مایع در یک ظرف باز، زمانی که فشار بخار آن برابر با فشار اتمسفر باشد، می‌جوشد تا دمای آن به زیر افت کند. از آنجایی که اجسام اطراف بسیار گرمتر هستند، جریان گرما به هوای مایع، اگر در ظروف معمولی ذخیره شود، آنقدر قابل توجه است که در مدت زمان بسیار کوتاهی تمام هوای مایع تبخیر می شود. بنابراین در ظروف مخصوصی که ایجاد می کنند ذخیره می شود حفاظت خوباز دسترسی به گرما از خارج اینها همان نوع ظروف قمقمه های معمولی هستند. آنها ظروف شیشه ای یا فلزی با دیواره های دوتایی هستند (شکل 501)، که از فضای بین آنها هوا با دقت خارج می شود. انتقال حرارت از طریق چنین فضایی با گاز بسیار کمیاب بسیار دشوار است. به منظور محافظت در برابر حرارت توسط اشعه، دیواره های داخلی حفره براق (نقره اندود) می شوند. چنین ظروفی برای ذخیره هوای مایع توسط Dewar پیشنهاد شد. در یک فلاسک Dewar خوب، هوای مایع آنقدر آهسته تبخیر می شود که می توان آن را برای دو، سه روز یا بیشتر نگهداری کرد.

برنج. 501. بخش یک قمقمه دوار. انتهای لوله از پایین قابل مشاهده است که از طریق آن هوا از فضای بین دیواره ها در حین ساخت ظرف خارج می شود و پس از اتمام پمپاژ آب بندی می شود.

برای اطمینان از گرم نشدن گاز مایع با وجود جریان مداوم و البته آهسته گرما، باید در ظرف باز بماند تا به تدریج تبخیر شود. به دلیل از دست دادن گرما برای تبخیر، گاز مایع همیشه سرد می ماند. اگر ظرف Dewar را مسدود کنید، یعنی از تبخیر آن جلوگیری کنید، گاز مایع گرم می شود و فشار بخار آن به قدری افزایش می یابد که ظرف را پاره می کند. اگر ظرف بسیار محکم بود، برای مثال یک استوانه فولادی، مانند آنچه در شکل نشان داده شده است. 375، سپس گاز مایع به تدریج تا دمای بالاتر از دمای بحرانی گرم می شود و به حالت گازی تبدیل می شود. بنابراین تنها راه حفظ گاز مایع برای مدت طولانی استفاده از ظروف باز Dewar است.

هر گازی را می توان با فشرده سازی ساده به مایع تبدیل کرد، تا زمانی که دمای آن کمتر از دمای بحرانی باشد. بنابراین، تقسیم مواد به مایعات و گازها تا حد زیادی خودسرانه است. آن دسته از موادی که ما عادت داریم آنها را به عنوان گاز در نظر بگیریم صرفاً دمای بحرانی بسیار پایینی دارند و بنابراین نمی توانند در دمای نزدیک به دمای اتاق در حالت مایع باشند. برعکس، موادی که ما آنها را به عنوان مایع طبقه بندی می کنیم، دمای بحرانی بالایی دارند.
اولین گاز (آمونیاک) قبلاً در سال 1799 به مایع تبدیل شد. موفقیت های بیشتر در مایع سازی گازها با نام فیزیکدان انگلیسی M. Faraday (1791-1867) مرتبط است که گازها را با سرد کردن و فشرده کردن همزمان آنها به مایع تبدیل کرد.
در نیمه دوم قرن نوزدهم. از تمام گازهای شناخته شده در آن زمان، تنها شش گاز به مایع تبدیل نشده بودند: هیدروژن، اکسیژن، نیتروژن، اکسید نیتروژن، مونوکسید کربن و متان - آنها را گازهای دائمی می نامیدند. مایع شدن این گازها برای ربع قرن دیگر به تعویق افتاد زیرا فناوری کاهش دما توسعه چندانی نداشت و نمی‌توان آنها را زیر دمای بحرانی خنک کرد. زمانی که فیزیکدانان یاد گرفتند دمایی در حد 1 کلوین بدست آورند، موفق شدند همه گازها از جمله هلیوم را نه تنها به مایع، بلکه به حالت جامد نیز تبدیل کنند.
کارخانه های مایع سازی گاز
انواع مختلفی از ماشین ها برای تولید گازهای مایع به ویژه هوای مایع وجود دارد. در تاسیسات صنعتی مدرن، خنک سازی قابل توجهی با انبساط گاز در شرایط عایق حرارتی (انبساط آدیاباتیک) حاصل می شود.
به چنین ماشین هایی اکسپندر می گویند. گاز در حال انبساط با حرکت یک پیستون (بسط دهنده های پیستون) یا چرخاندن یک توربین (بسط دهنده های توربین) با استفاده از انرژی داخلی خود عمل می کند و بنابراین خنک می شود.
توربو اکسپندرهای کم فشار با کارایی بالا توسط آکادمیسین P. L. Kapitsa ساخته شدند. از دهه 50، تمام تاسیسات بزرگ در جهان برای مایع سازی هوا طبق طرح Kapitsa فعالیت می کنند.
کاپیتسا پتر لئونیدوویچ (1894-1984) - فیزیکدان مشهور شوروی. برنده جایزه نوبل؛ شاگرد ای رادرفورد.
کاپیتسا ابر سیالیت هلیوم مایع را کشف کرد و روش‌های صنعتی جدیدی برای مایع کردن گازها ایجاد کرد. کار کاپیتسا در ایجاد میدان های مغناطیسی فوق العاده قوی و ژنراتورهای الکترونیکی پرقدرت از اهمیت بالایی برخوردار است.
شکل 6.14 یک نمودار ساده از یک منبسط کننده پیستون را نشان می دهد. هوای اتمسفر وارد کمپرسور 1 می شود و در آنجا تا فشار چند ده اتمسفر فشرده می شود. هوای گرم شده در حین فشرده سازی در مبدل حرارتی 2 خنک می شود آب جاریو وارد سیلندر منبسط کننده 3 می شود. در اینجا با انبساط، با فشار دادن پیستون کار می کند و آنقدر خنک می شود که متراکم می شود و به مایع تبدیل می شود. هوای مایع وارد ظرف 4 می شود.
هوا

نقطه جوش هوای مایع بسیار پایین است. در فشار اتمسفر 193- درجه سانتیگراد است. بنابراین، هوای مایع در یک ظرف باز، زمانی که فشار بخار آن برابر با فشار اتمسفر باشد، می جوشد. از آنجایی که اجسام اطراف بسیار گرمتر هستند، جریان گرما به هوای مایع، اگر در ظروف معمولی ذخیره شود، آنقدر قابل توجه است که در مدت زمان بسیار کوتاهی تمام هوای مایع تبخیر می شود.
ذخیره سازی گازهای مایع

برنج. 6.15
برای نگهداری هوا در حالت مایع باید از تبادل حرارت آن با محیط جلوگیری کرد. برای این منظور هوای مایع (و سایر گازهای مایع) را در ظروف مخصوصی به نام دیوار فلاسک قرار می دهند. فلاسک Dewar مانند قمقمه معمولی طراحی شده است. دارای دیواره های شیشه ای دوتایی است که از فضایی که بین آنها هوا پمپ می شود (شکل 6.15). این امر هدایت حرارتی ظرف را کاهش می دهد. دیواره داخلی براق (نقره ای) ساخته شده است تا گرمایش توسط تشعشع کاهش یابد. ظروف Dewar دارای گردن باریکی هستند، هنگامی که گازهای مایع در آنها ذخیره می شود، آنها را باز می گذارند تا گاز موجود در ظرف فرصت تبخیر تدریجی را داشته باشد. به دلیل از دست دادن گرما از طریق تبخیر، گاز مایع همیشه سرد می ماند. در یک فلاسک Dewar خوب، هوای مایع را می توان برای چند هفته ذخیره کرد.
کاربرد گازهای مایع
مایع سازی گازها دارای اهمیت فنی و علمی است. مایع سازی هوا در فناوری برای جداسازی هوا به اجزای سازنده آن استفاده می شود. این روش مبتنی بر این واقعیت است که گازهای مختلفی که هوا را تشکیل می دهند در دماهای مختلف می جوشند. هلیوم، نئون، نیتروژن و آرگون کمترین نقطه جوش را دارند. نقطه جوش اکسیژن کمی بالاتر از آرگون است. بنابراین ابتدا هلیوم، نئون، نیتروژن و سپس آرگون و اکسیژن تبخیر می شوند.
گازهای مایع به طور گسترده در فناوری استفاده می شود. از نیتروژن برای تولید آمونیاک و نمک های نیتروژن مورد استفاده در کشاورزی برای بارور کردن خاک استفاده می شود. آرگون، نئون و سایر گازهای بی اثر برای پر کردن لامپ های برقی رشته ای و همچنین لامپ های گازی استفاده می شود. اکسیژن بیشترین کاربرد را دارد. هنگامی که با استیلن یا هیدروژن مخلوط می شود، شعله ای با دمای بسیار بالا تولید می کند که برای برش و جوشکاری فلزات استفاده می شود. تزریق اکسیژن (اکسیژن بلاست) فرآیندهای متالورژی را تسریع می کند. اکسیژنی که از داروخانه ها در بالش تحویل داده می شود، درد و رنج بیماران را کاهش می دهد. استفاده از اکسیژن مایع به عنوان یک اکسید کننده برای موتورهای موشک فضایی بسیار مهم است. موتورهای پرتاب کننده ای که اولین فضانورد یو.آ. گاگارین را به فضا برد، با اکسیژن مایع کار می کرد.
هیدروژن مایع به عنوان سوخت در موشک های فضایی استفاده می شود. به عنوان مثال، سوخت گیری موشک ساترن 5 آمریکایی به 90 تن هیدروژن مایع نیاز دارد. گازهای مورد استفاده در صنعت، پزشکی و غیره زمانی که در حالت مایع هستند، حمل و نقل آسانتری دارند، زیرا مقدار بیشتری از ماده در همان حجم موجود است. به این ترتیب دی اکسید کربن مایع در سیلندرهای فولادی به کارخانه های آب گازدار تحویل داده می شود.
آمونیاک مایع به طور گسترده ای در یخچال ها استفاده می شود - انبارهای بزرگ که در آن مواد غذایی فاسد شدنی ذخیره می شود. خنک کننده ای که در هنگام تبخیر گازهای مایع رخ می دهد در یخچال ها هنگام حمل و نقل محصولات فاسد شدنی استفاده می شود.
اهمیت مایع سازی گاز برای تحقیقات علمی
تبدیل همه گازها به حالت مایع یک بار دیگر وحدت در ساختار مواد را تأیید کرد. این نشان داد که حالت یک ماده به دما و فشار آن بستگی دارد و برای یک جسم معین یک بار برای همیشه تعیین نمی شود.
از سوی دیگر، دمای پایین به دست آمده در جریان مایع سازی گازها، مرزهای تحقیقات علمی را به طور گسترده ای گسترش داده و امکان تشخیص تغییرات در بسیاری از خواص مواد در دماهای بسیار پایین را فراهم کرده است. بدنه های الاستیک ساخته شده از لاستیک در این دماها مانند شیشه شکننده می شوند. یک تکه لاستیک پس از خنک شدن در هوای مایع به راحتی می شکند و یک گلوله لاستیکی در اثر ضربه متلاشی می شود. جیوه و روی در دماهای پایین چکش خوار می شوند و سرب که یک فلز پلاستیکی است مانند فولاد حالت ارتجاعی پیدا می کند. زنگ ساخته شده از حلقه های سربی. بسیاری از مواد (الکل، پوسته تخم مرغ و غیره) پس از روشن کردن آنها با نور سفید، تشعشعات خود را با رنگ های مختلف (عمدتاً سبز-زرد) ایجاد می کنند.
در دماهای پایین، شدت حرکت حرارتی به شدت کاهش می یابد، بنابراین مشاهده تعدادی از پدیده ها که در دماهای بالاتر پنهان هستند، ممکن می شود. دمای بالاحرکت حرارتی مولکول ها
در دمای نزدیک به صفر مطلق، آنها به شدت تغییر می کنند خواص الکتریکیبرخی از فلزات و آلیاژها: مقاومت آنها جریان الکتریسیتهبرابر صفر می شود. این پدیده که ابررسانایی نام دارد در سال 1911 توسط G. Kamerlingh Onnes کشف شد. در دمای 2.2 کلوین، ویسکوزیته در هلیوم مایع ناپدید می شود، یعنی خاصیت ابرسیالیت را به دست می آورد. ابر سیالی توسط P. JI کشف شد. کاپیتسا در سال 1938
گازهایی مانند نیتروژن، اکسیژن، هیدروژن، هلیوم فقط در دمای بسیار پایین می توانند در حالت مایع باشند. در چنین دماهایی، خواص ویژه ای از مواد آشکار می شود که در آنها پوشانده شده است شرایط عادیحرکت حرارتی مولکول ها این خواص هم در علم و هم در فناوری استفاده می شود.