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液氦的誕生

發布時間:2023-08-28 09:12:59 打印
    1908年7月10日,荷蘭物理學家??恕た帧の虄人?HeikeKamerlinghOnnes)首次實現氦液化,他因在低溫下生產液氦的工作而獲得1913年諾貝爾物理學獎。氦是所有元素中沸點和熔點最低的化學元素。氦氣是元素周期表中的第一個惰性氣體族。它本質上是一種無色、無味、無毒的惰性氣體。在荷蘭物理學家HeikeKamerlinghOnnes的努力下,液氦于1908年首次生產出來。
    KamerlinghOnnes1853年出生于荷蘭格羅寧根,父親是一家磚廠的老板,母親是一位建筑師的女兒。在家鄉一所沒有古典語言的中學學習后,他接受了希臘語和拉丁語的額外指導。
    1871年至1873年間,卡默林·翁內斯作為德國物理學家羅伯特·本生和古斯塔夫·基爾霍夫的學生就讀于海德堡大學。18歲時,他在烏得勒支大學自然科學學院主辦的一場比賽中獲得金牌,并在明年格羅寧根大學舉辦的類似比賽中獲得銀牌,由此可見他的科學天賦。
    1879年,格羅寧根大學授予他博士學位,在代爾夫特理工學院任教至1882年之后,他被任命為萊頓大學物理學教授,并一直留任至1923年。
受到同胞約翰內斯·范德瓦爾斯和亨德里克·洛倫茨的理論和著作的啟發,卡默林·昂內斯重組了萊頓的物理實驗室,并建立了低溫實驗室,該實驗室現在以他的名字命名,以適應他自己的計劃。這意味著萊頓迅速確立了世界低溫研究中心的地位,甚至有人說地球上最冷的地方就位于萊頓。
    他花了十多年完善低溫實驗技術,同時還研究低溫下的金屬和流體。到1906年,他成功建造了一臺改進的氫液化機,并于1908年7月0日生產出了液氦。
    在那個潮濕多風的日子里,KamerlinghOnnes在黎明前醒來,前往他位于市中心的實驗室,那里的技術人員已經在努力工作。前一天液態空氣庫存已增至75升,他們開始了第一個液化氫氣的任務。到下午1點30分,他們已經生產了20升液態氫,用于對氦氣進行攻擊,并將其儲存在杜瓦瓶中。
    根據理論,卡默林·昂內斯知道他們需要多少氫氣以及氦氣實驗需要多長時間。下午2:30氦氣冷卻開始,半小時后溫度已降至93開爾文(-180攝氏度)。
    1906年,KamerlinghOnnes采用了相同的技術迭代,使他們的實驗室能夠以每小時4升的速度生產液態氫。這意味著已被液態氫和液態空氣預冷卻的氦氣可以通過多孔塞膨脹,將其冷卻到低得多的溫度。然后它被回收到塞子的另一側,膨脹的氦氣通過塞子重新膨脹而進一步冷卻。
    到下午6點30分,溫度低于液氫溫度,最終達到6開爾文(-267攝氏度)。直到KamerlinghOnnes將最后一瓶液態氫連接到設備上之前,團隊一直懷疑     他們是否注定要失敗,因為氦氣已經循環了20次卻沒有任何跡象。
    到晚上7:30,溫度穩定在4開爾文(-269攝氏度),一位前來查看實驗進展的同事表示,溫度計似乎立在一盆液體中。經過仔細觀察,卡默林·翁內斯終于看出了液氦的液位!實驗只產生了一小杯液氦,準確地說約為60毫升。
    KamerlinghOnnes還在1911年發現并創造了超導一詞,表明某些電導體的電阻在接近絕對零(-273攝氏度)的溫度下突然完全消失。1908年,他對氦液化的低溫研究為他贏得了1913年的諾貝爾物理學獎。推薦閱讀相關文章:液體氦是什么?
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