怎麼才能把氣體變成液體

怎麼才能把氣體變成液體

熱量不會自動地從低溫物體向高溫物體傳遞，因此，要獲得比自然環境溫度低的環境就需要通過人工的辦法。

低溫的獲得與氣體的液化是密切相關的。18世紀末荷蘭人范·馬魯姆第一次靠高壓壓縮方法將氨液化。1823年法拉第在研究氯化物的性質時，發現玻璃管的冷端出現液滴，經過研究證明這是液態氯（液化溫度-34.6℃）。1826年他把玻璃管的冷端浸入冷卻劑中，從而陸續液化了多種氣體。以此為基礎，形成了普通製冷技術，如冰箱和空調機組以蒸汽壓縮節流製冷為主，利用氣體或者液體壓縮為高壓狀態，然後放熱，再膨脹為低壓狀態而產生製冷降溫效應，這種方法可以獲得 150℃～ 80℃的低溫。

但此後幾十年間，氧、氮、氫等氣體毫無液化的跡象，許多科學家認為，這些就是真正的「永久氣體」。但它們真的是永遠不能液化嗎？答案是否定的。只要低於一定的溫度，就可以把氣體轉化為液體。1877年，氧實現了液化，6年後除氫和氦之外的所有「永久氣體」都被液化了。1892年英國人杜瓦發明了低溫恆溫器杜瓦瓶，並在1898年實現了氫的液化，達到20.4開的溫度，接著又用抽出氫表面的蒸氣的方法實現了氫的固化，達到了12開。至此，只剩下最後一種「永久氣體」氦還沒有被液化！

氫的液化為氦的液化創造了條件。低溫的獲得當時主要採用液體蒸發和節流膨脹。要獲得更低溫度，往往需要多級復疊系統獲得，這在物理學原理上是可能的，但在實踐中卻存在許多技術問題。設計者必須考慮各種物理問題和解決這些問題所需的技術裝備，很多儀器都需要自己製造，甚至開始時連電力都需要自己來解決。荷蘭萊頓大學的物理學家昂內斯以極大的精力改善了實驗室裝備，在1908年通過採用壓縮氮氣節流預冷氫、氫壓縮節流預冷氦，最終用壓縮節流的方法將氦液化，獲得了4.2開的低溫。至此，自然界所有的氣體都可以被液化了！

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