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那一天液氦“诞生”了

来源: 更新:2022-11-18 21:06:13 作者: 浏览:759次

Kamerlingh Onnes 用来液化氦的装置现在在博物馆展出

1908年7月10日,由荷兰物理学家 Heike Kamerlingh Onnes实现氦气首次液化,他在1913年因低温工作导致液氦的产生而获得诺贝尔物理学奖。氦是所有元素中沸点和熔点最低的化学元素,氦是元素周期表惰性气体组中的第一个,在自然界中是一种无色、无味、无毒的惰性气体。由于荷兰物理学家Heike Kamerlingh Onnes的工作,液氦在 1908年才首次生产出来。

1853年出生于荷兰格罗宁根,Kamerlingh Onnes的父亲是一家砖厂的老板,他的母亲是一位建筑师的女儿。他在家乡的一所没有古典语言的中学度过了一段时间后,接受了额外的希腊语和拉丁语教学。

1871-1873年间,Kamerlingh Onnes作为德国物理学家罗伯特·本生和古斯塔夫·基尔霍夫的学生进入海德堡大学。在18 岁时,他在科学领域的才能显而易见,因为他在乌得勒支大学自然科学学院赞助的比赛中获得金奖,随后在大学的类似活动中获得银奖明年格罗宁根。

1879年,格罗宁根大学授予他博士学位,在代尔夫特理工学院任教至1882年之后,他被任命为莱顿大学的物理学教授,并担任教授至1923年。

受他的同胞约翰内斯·范德瓦尔斯和亨德里克·洛伦兹的理论和著作的启发,Kamerlingh Onnes重组了莱顿的物理实验室,并建立了现在以他的名字命名的低温实验室,以适应他自己的计划。这意味着莱顿很快确立了自己作为世界低温研究中心的地位,甚至有人说地球上最冷的地方位于莱顿。

 
 

卡默林昂内斯

他花了十多年时间完善低温实验技术,同时还研究了低温下的金属和流体。到1906年,他成功地建造了一台改进的氢气液化机,他的努力最终在1908年7月 0日生产了液氦。

在那个潮湿多风的日子里,Kamerlingh Onnes在黎明前醒来,前往他位于镇中心的实验室,那里的技术人员已经在努力工作。前一天液态空气的存量已经增加到75升,他们开始了液化氢气的第一项任务。到下午1点30分,他们已经生产出20升液氢来发动对氦气的攻击,并将其储存在杜瓦瓶中。

根据理论,Kamerlingh Onnes知道他们需要多少氢气以及氦实验需要多长时间。到了下午2点30分开始冷却氦气的时间,再过半个小时,温度已经下降到93开尔文(-180摄氏度)。

1906年,Kamerlingh Onnes采用了相同的迭代技术,使他们的实验室能够以每小时4升的速度生产液态氢。这意味着被液态氢和液态空气预冷的氦气可以膨胀通过多孔塞,从而冷却到更低的温度。然后将其再循环回到塞子的另一侧,在那里膨胀的氦气通过再次膨胀通过塞子而进一步冷却。

 
 

用于液化氦的装置的另一个视图

到下午6点30分,温度低于液态氢,最终达到6开尔文(-267 摄氏度)。直到最后一瓶液态氢,Kamerlingh Onnes将其连接到设备上,团队想知道他们是否注定要失败,因为氦已经循环了20次,但没有任何迹象。

到晚上7点30分,温度稳定在4开尔文(-269摄氏度),一位前来查看实验进展情况的同事表示,温度计似乎站在一盆液体中。经过仔细观察,Kamerlingh Onnes能够辨认出液氦的液面!该实验只产生了一小杯液氦,准确地说约为60毫升。

Kamerlingh Onnes还在1911年发现并创造了超导这一术语,表明某些电导体的电阻在接近绝对零(-273摄氏度)的温度下突然完全消失。1908年氦液化的低温研究帮助他获得了1913年的诺贝尔物理学奖。

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