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液氦的诞生

发布时间:2023-08-28 09:12:59 打印
    1908年7月10日,荷兰物理学家海克·卡默林·翁内斯(HeikeKamerlinghOnnes)首次实现氦液化,他因在低温下生产液氦的工作而获得1913年诺贝尔物理学奖。氦是所有元素中沸点和熔点最低的化学元素。氦气是元素周期表中的第一个惰性气体族。它本质上是一种无色、无味、无毒的惰性气体。在荷兰物理学家HeikeKamerlinghOnnes的努力下,液氦于1908年首次生产出来。
    KamerlinghOnnes1853年出生于荷兰格罗宁根,父亲是一家砖厂的老板,母亲是一位建筑师的女儿。在家乡一所没有古典语言的中学学习后,他接受了希腊语和拉丁语的额外指导。
    1871年至1873年间,卡默林·翁内斯作为德国物理学家罗伯特·本生和古斯塔夫·基尔霍夫的学生就读于海德堡大学。18岁时,他在乌得勒支大学自然科学学院主办的一场比赛中获得金牌,并在明年格罗宁根大学举办的类似比赛中获得银牌,由此可见他的科学天赋。
    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物理学教授,并一直留任至1923年。
受到同胞约翰内斯·范德瓦尔斯和亨德里克·洛伦茨的理论和著作的启发,卡默林·昂内斯重组了莱顿的物理实验室,并建立了低温实验室,该实验室现在以他的名字命名,以适应他自己的计划。这意味着莱顿迅速确立了世界低温研究中心的地位,甚至有人说地球上最冷的地方就位于莱顿。
    他花了十多年完善低温实验技术,同时还研究低温下的金属和流体。到1906年,他成功建造了一台改进的氢液化机,并于1908年7月0日生产出了液氦。
    在那个潮湿多风的日子里,KamerlinghOnnes在黎明前醒来,前往他位于市中心的实验室,那里的技术人员已经在努力工作。前一天液态空气库存已增至75升,他们开始了第一个液化氢气的任务。到下午1点30分,他们已经生产了20升液态氢,用于对氦气进行攻击,并将其储存在杜瓦瓶中。
    根据理论,卡默林·昂内斯知道他们需要多少氢气以及氦气实验需要多长时间。下午2:30氦气冷却开始,半小时后温度已降至93开尔文(-180摄氏度)。
    1906年,KamerlinghOnnes采用了相同的技术迭代,使他们的实验室能够以每小时4升的速度生产液态氢。这意味着已被液态氢和液态空气预冷却的氦气可以通过多孔塞膨胀,将其冷却到低得多的温度。然后它被回收到塞子的另一侧,膨胀的氦气通过塞子重新膨胀而进一步冷却。
    到下午6点30分,温度低于液氢温度,最终达到6开尔文(-267摄氏度)。直到KamerlinghOnnes将最后一瓶液态氢连接到设备上之前,团队一直怀疑     他们是否注定要失败,因为氦气已经循环了20次却没有任何迹象。
    到晚上7:30,温度稳定在4开尔文(-269摄氏度),一位前来查看实验进展的同事表示,温度计似乎立在一盆液体中。经过仔细观察,卡默林·翁内斯终于看出了液氦的液位!实验只产生了一小杯液氦,准确地说约为60毫升。
    KamerlinghOnnes还在1911年发现并创造了超导一词,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,他对氦液化的低温研究为他赢得了1913年的诺贝尔物理学奖。推荐阅读相关文章:液体氦是什么?
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