У какого газа самая низкая температура кипения
Как и все вещества, гелий может пребывать в жидком, твердом и газообразном состояниях. Но газообразный гелий (а именно он и встречается на Земле) интересен не только своими физическими свойствами (точнее, не столько ими), но и особенностями своего распространения и происхождения. С точки зрения физики и химии гелий — обычный газ, одноатомный, прозрачный, он почти невидим в сосудах, химически инертный. Жидкий же гелий открыл новую главу физики.
Долгое время жидкий гелий не удавалось получить. Сжижение газов основывалось на явлении Джоуля — Томпсона (если газ, находящийся под давлением, резко расширить, то его температура падает). И было замечено, что температура сжижения газов уменьшается с его плотностью, т. е; чем легче газ, тем ниже должна быть температура его превращения в жидкость. Поэтому ожидали, что самую низкую температуру сжижения должен иметь водород. И действительно, водород удалось перевести в жидкое состояние при очень низкой температуре — минус 253 °С. Но гелий при этих же условиях оставался газом. Более того, при температуре около минус 259 °С водород затвердевал, а гелий по-прежнему оставался газообразным.
В 1908 году голландскому ученому X. Камерлинг-Оннесу все же удалось перевести «упрямый» гелий в жидкое состояние, но температура кипения его была гораздо ниже, чем у водорода (минус 269 °С). Она отстояла от абсолютного нуля всего на 4,2 градуса. Но вот заморозить гелий при его дальнейшем охлаждении никак не удавалось. При всех температурах, какие только можно было получить в лабораторных условиях, гелий продолжал оставаться жидким.
В конце 20-х годов эту задачу решил другой голландский физик В. Кеезом, который, подвергнув жидкий гелий давлению до 100 кгс/см²и охладив его кипящим гелием, получил первые кристаллы твердого гелия. Твердый гелий не особенно удивил физиков, если не считать трудностей, связанных с его получением. Конечно, эти бесцветные прозрачные кристаллы гексагональной формы нельзя было взять в руки: гелий мгновенно испарялся. Пожалуй, самым привлекательным для физиков было то, что гелий в твердом состоянии представлял собой идеальное кристаллическое вещество, практически лишенное примесей.
Зато жидкий гелий вел себя поистине удивительно. До температуры примерно минус 271 °С это была ординарная жидкость, мало чем отличающаяся от других. Это состояние гелия назвали гелий I. Гелий I бурно кипел, выделяя невероятно холодные пузырьки газа, без специальной изоляции он немедленно испарился бы. Ниже минус 271 °С свойства гелия, который получил название гелия II, волшебно менялись. Кипение прекращалось, поверхность жидкости казалась ровной и застывшей. Необычно высокая теплопроводность гелия II не позволяла проявляться классическому эффекту вскипания.
Кроме того, оказалось, что гелий II совершенно лишен вязкости. Он способен проникать через любые, сколь угодно малые отверстия. В опытах академика П. Л. Капицы, открывшего в 1938 г. явление сверхтекучести гелия II, этот удивительный гелий в течение нескольких секунд вытекал через отверстие размером 0,00005 см. Гелию I для этого требовалось в сотни раз больше времени. Вязкость жидкого гелия была в 1000 раз меньше, чем у воды. Как связать эти свойства с обычными физическими представлениями?
Академик П. Л. Капица пишет: «Когда мы изучаем вещество при комнатной температуре, квантовая природа многих процессов не может обычно проявляться. Тепловое движение атомов как бы стушевывает те особенности в процессах, которые накладываются их квантовой природой, и они неощутимы… Только тогда они себя полностью проявляют, когда тепловое движение атомов достаточно мало».
Назовем еще одно удивительное, не имеющее аналогов свойство гелия II — ползти по стенкам сосуда при более высоких температурах. Налитый в сосуд гелий II способен перемещаться вверх по стенкам сосуда и переливаться через край без всяких внешних воздействий.
Сначала предполагали, что единственная сверхтекучая жидкость в природе — это гелий-4. Гелия-3 долгое время было слишком мало, чтобы предпринимать исследования такого рода. Но оказалось, что свойство сверхтекучести гелия II позволяет разделять изотопы гелия. При соответствующих температурах благодаря сверхтекучести гелий-4 может быть удален из сосуда, где он находится, в то время как гелий-3 останется в этом сосуде. Это поистине уникальное свойство жидкого гелия позволило получить гелий-3 высокой чистоты, в котором содержание тяжелого изотопа не превышало десятитысячных долей процента.
Гелий-3 тоже оказался сверхтекучим, но переход его в сверхтекучее состояние наступал при еще более низких, чем для гелия-4, температурах. Возможность перехода гелия-3 в сверхтекучее состояние была предсказана советским физиком Л. П. Питаевским в 1959 году, а спустя 13 лет это явление было обнаружено.
Жидкий гелий-3, как и гелий-4, оказалось невозможным перевести в твердое состояние при нормальном атмосферном давлении. Для получения твердого гелия-3 было необходимо высокое давление. Однако поведение гелия-3 при сверхнизких температурах тоже было необычным. Это явление было теоретически исследовано известным советским физиком И, Я. Помераичуком в 1950 году. При давлении, меньшем 29 кгс/см2, гелий-3 оставался жидким вплоть до абсолютного нуля. При более высоком давлении его можно было перевести в твердое состояние. Но, когда температура гелия-3 становилась меньше минус 272,8°С, переход из жидкого состояния в твердое сопровождался не выделением тепла, как у «обычных» жидкостей, а его поглощением. Таким образом, если охладить гелий-3 до температуры, меньшей минус 272,8 °С, и начать его адиабатически сжимать, то по мере увеличения в жидкости доли твердого гелия температура жидкого гелия будет понижаться.
Свойства жидкого гелия очень интересны. Для их объяснения разработаны физические теории, учитывающие квантовую природу процессов, происходящих в жидком гелии. Но наиболее далеко идущие последствия, вытекающие из необычных свойств самой холодной в мире жидкости,— во-первых, открывшаяся возможность получения сверхнизких температур, а во-вторых, исследование поведения многих веществ при температуре жидкого гелия.
Статья на тему Гелий самая холодная жидкость
Источник
Что это за температура -273,15 °C., и почему ниже быть не может. Что такое температура, а также необычные свойства веществ при критических состояниях.
Что же такое температура? Температура- это движение, движение частиц. Ведь тепло это тоже движение, вспомните даже себя, когда вам холодно. Непроизвольное подёргивание мышц – ни что иное, как попытка организма согреть себя.
Фаренгейт. Немецкий физик, в честь которого и названа шкала на градуснике. Фаренгейт взял смесь воды со льдом, добавил туда хлорида аммония (по сути соль) и принял получившуюся температуру за “ноль” на своей шкале. Число 100 означало температуру человеческого тела в здоровом состоянии. В итоге получилось следующее. Температура человеческого тела в здоровом состоянии +97,9 °F (позже были внесены поправки), кипение воды происходит при +212 °F, лед тает при +32 °F. Что двигало этим человеком, когда он создавал свою шкалу, непонятно… Очень “удобная” система измерений. Всего пять стран до сих пор пользуются этой шкалой в качестве основной: Багамы, Белиз, Острова Кайман, Палау, США. Имперские системы измерений вообще не отличаются своей простой. Ну да ладно, их проблемы.
Цельсий. Шведский ученый сделал все гораздо проще, и спасибо ему за это. Отправная точка, или “ноль” была принята за температуры таяния льда, а температура кипения воды указывала на цифру 100 на шкале, что несомненно гораздо удобнее и именно благодаря этому весь мир (почти) использует шкалу Цельсия как основную.
Шкалы Цельсия и Фаренгейта пересекаются в точке -40 градусов, где указывают на одинаковую температуру.
Температура. Изначально ученые придерживались мнения, что температура — это некая субстанция, находящаяся в организмах и предметах. И чем больше этой субстанции, тем выше температура и наоборот. Имя этой субстанции было теплород. Поэтому, температура воспринималась как крепость смеси вещества тела и теплорода. По этой причине единицы измерения крепости спиртных напитков и температуры называются одинаково — градусами. Сейчас-то мы конечно знаем, что никакого теплорода не существует, а температура представляет собой – колебания частиц. И чем выше колебания, тем выше температура.
Тепловые колебания сегмета альфа-спирали белка: амплитуда колебаний увеличивается с повышением температуры. Разогрев очень сильно вы разорвете связи в атомах, тем самым разрушив структуру.
Нагревая, например, длинный железный прут, он будет повышать свою температуру постепенно. Начиная с места нагрева, атомы в решетке железа будут производить колебания, постепенно подталкивая (раскачивая) соседние атомы, а те соседние от них и так далее, пока, нагрев не затронет атомы на другом конце прута. При чем место нагрева будет всегда горячее краев, так как часть тепла будет рассеиваться в окружающую среду.
Каждый человек, как известно выделяет тепло. Суммарное тепло вашего тела примерно равно теплу лампочки накаливания в 40-60 Ватт. Взглянув, следующий раз, на толпу людей, представьте сколько тепла пропадает зря).
В итоге получается так: чем выше колебания, тем выше температура. Отсюда можно сделать обратный вывод, чем ниже колебания, тем ниже и сама температура. Проведя некоторые расчеты, можем вычислить минимальную температуру. Никакое тело или объект не будет излучать тепло ни в каком диапазоне волн, т.е. вся структура любого объекта будет полностью неподвижна создав температуру равную -273,15 °C (абсолютный ноль). Почему создав? Именно объекты создают температуру. И именно тепло переходит от более горячего объекта к более холодному и никогда наоборот. Другими словами, двигается не холод, а тепло (очень утрировано конечно). Т.е. впустив холодный воздух Зимой в квартиру, вы одновременно выпускаете тепло на улицу. А вся воздушная масса в вашей квартире выравнивается по температуре, отдавая свою энергию от более теплых молекул к более холодным, понижая общие колебания. На практике правда еще не удавалось получить температуру равную абсолютному нулю, это всего лишь высчитанное значение. Но мы приблизились почти до самых пределов недобрав каких-то там сотых частей до минимума.
Сверхтекучесть. Как известно существует всего три состояния вещества (агрегатных состояния): газ, жидкость и твердое тело. Все эти три состояния достаточны для обывателей (для нас с вами). По факту же их больше. Плазма – четвертое агрегатное состояние. В нее переходят газы при повышении температуры и фиксированном давлении. Солнце, например, представляет из себя плазму. Аморфные тела, или аморфное состояние – Это тела, которые сохраняют структуру жидкости и обладающие небольшой текучестью и способностью сохранять форму. Примером стабильного аморфного тела служит стекло, естественные и искусственные смолы, клеи, парафин, воск и др.
Низкотемпературные состояния. Всего их несколько, но нам интересно только одно: Сверхтекучесть. При приближении к температуре близкой к абсолютному нулю, вещества начинают вести себя не так как обычно, проявляя новые свойства. У некоторых металлов появляется сверхпроводимость, у гелия появляется сверхтекучесть. Гелий становится не просто жидкостью, он становится квантовой жидкостью.
Гелий очень необычное вещество. Помимо жидкого гелия, можно получить так же его твердое состояние. Твёрдый гелий — состояние гелия при температуре, близкой к абсолютному нулю и давлении, значительно превышающем атмосферное. Гелий — единственный элемент, который не затвердевает, оставаясь в жидком состоянии, при атмосферном давлении и сколь угодно малой температуре. Переход в твёрдое состояние возможен только при давлении более 25 атм.
Надеюсь было полезно и интересно.
Понравился материал? поставьте лайк- вам нетрудно, а мне приятно, так я буду понимать, что материал интересен и делать больше подобных выпусков.
Слева кнопки- можно поделится в соцсетях.
Больше интересного в других статьях.
Подписка – плюсик в вашу карму.
Источник
– ? : , , .
? : .
. ; , , -30 +30; , (-273); : 240-300 , 10% .
, , : ” – , – ” . ., : ” “.
, , . , , .
, , , , , , , , , , .
, , , , . , , .
?
, , , : . 90, 95, 100. , . , . , (. 4.1).
. 4.1
, ? . .
. , . , – .
. , . , .
,- ,; . 1 539 ( 100).
539 1 , 1 18*539 = 9700 . .
. , 1 , 220 000 , . . 25 . , , , .
100; , , , , 100.
, .
. , ” ” ” “. , 82.
? ? ?
, . , .
, , .
100 – 760 . . ( 1 ).
. 4.2. 0,5 , 82.
. 4.2
, 10-15 . ., . 10-15.
“”, . 4,6 . .
, . , . , . , , . , .
. , , . . . ( cavitas – ).
, . ? , , . 15 , 200, 80 300.
, . “”, : . .
, , .
, ( ), , . 0 (. . 273 ) 4,6 . ., 100 (373 ) 760 . ., . . 165 . ( 0, . . 273 , 273, . . 546 ) 4,6 . . 60 , . . 10 000 .
, , . 0,5 1 82 (355 ) 100 (373 ) 1 2 – 100 (373 ) 120 (393 ).
, , () .
, .
, , . : . , . , , , , .
, , : . , . ( ) . – .
– , . . , , , . , – , .
“” “”. . : , . . , “” , . , , .
– , , .
– . , 760 . . , ,- . , , ; o , .
. . , .
; , . .
, , . , , -, , .
, , . . , , . . , , , .
. , . , – – . , , , , . : – 437 . ., – 44,5 . . – 17,5 . .
, . , . , .
. , , . . . . , , , .
, , , . , , , .
, . . , 60%. , 60% .
, . . , , .
20 – 0,00002 /3. , 60% – , 1 3.
, . , 12 2 3 “” .
, , , .
. 20 – 10-8 /3.
, , 1 .
, , 1 . , , .
? . , , .
XIX , . (, .).
– , , – . , . , . , , .
.
, , , , , . , , . , . , ? , , , , , . , , , .
, , , “” , , (. 4.3).
. 4.3
,- , . , . . , 374 218,5 .
, , , (. 4.4). , , ( ), . , . , , , . .
. 4.4
, . – , . . , , .
, : , , , – .
, . , , . , , . – – , – .
. 4.4. . ( ), , , ( ). , , . , , . – . , , . , , .
, , , . .
, , , , , . : -147, -119, -240, 33 . , 4,3 . – .
. : , , .
? – , . , , – . , , , . , , .
: , .
, , , .
, . “” .
; : , , , – -103, -183, -196 – 253. , – (-269). “” “”.
. 1877 . .
1884-1885 . . , : 1908 . – – . 70- .
“” . , , , .
. : .
, , , , . , , , “”.
. , .
.
. . , , , – 1/3 . “” , . . 14-20 , “” . , , 0,7 .
. , . , , .
, , , , ; , 10 .
, . ,; , , ” – , .
. , .
, . . . . , , .
, , , “” .
“” ? , ?
, . , . – , . . , . , . . , , (. 4.4).
– , .
. , , ( ), , . . , , , . , , , , .
( , ), , . , .
. . “” .
, . ; , – .
. , , ” “” . . : 3380. 1063, – 1539. , . , , -39. . 80, – -94,5.
, , , . . . , (. 4.5). , , , .
. 4.5
, . . , 80 .
, . , , 10 , . , , , +327. – . , , 10 . .
, , , 540 / ( ). , . , , , . , .
. , . , . ; ( ).
. , . , ; . , . , , – , , , . . . , . , . , , . “” – “”, .
, , , , – , – .
? , .
, . . , , , , “” . . , , . , . .
. . – , .
, . , , . (, “”, ).
. , (, ).
. (20) 70 . . , ,- . . , . , , .
,- , , 30 20. 30 100 223 , 20 205 . 30 20 18 “” , , . , .
. . . ? , – . , “” . , – .
?
, “” ; , , – ? , : . , , . , . .
, – . , -. , .
, , . , “” , , . , .
, ?
, , . ( , – , ).
. 4.6 . . , , . ( ) .
. 4.6
, , . . , . “” () , , . , , , .
. , , – . , .
, , . , . . -, . , , .
. , , . . , , (. 4.7).
. 4.7
– . , : , .
. 4.8 “” . , ? , , , – , – . , .
. 4.8
– . : , .
– , . 804 : , . , , . 804 , : , . ,; ; – . . 0, – – 1527, – -39 . .
, . . , – , .
, , , – . , . . – .
: ; , , , . , . , , , .
, . , , . : , , , . – , .
, , : , . . . .
. , , .
, . , – .
. 4.9 . , . . : ( ), “”.
. 4.9
, , ( . 2.22) . . , .
? , . , , . , , .
, , . . , , . . . , , , . , , . . . , , “” . ; . .
. . ; , . , – , “” .
?
. , (, ) .
, , .
, . , 20 000 . . , 0,07-0,15 . . , .
– .
, . , . ; . , . , : .
, . , , . , .
. , . , , , , . . . , , . . .
. 100 /2 1.
, ? , – , . , : . , . . , – .
” “, , . . .
, , . 80, . .
, , , . . , . , , , . ( , ) . , , .
, , , .
, , . , . 4.10. , …
. 4.10
– .
. , ” , , .
, , , . ? – , . ?
, ( “”) . 4,6 . . , . – , – . .
, . 4.11.
. 4.11
.
– , , . , , , – .
– , .
– . – , – – .
” ” , . ” ” , . ” ” , .
, . . , .
, – . . , , , . 0, 100.
, , , 5 . . , . . .
. 4.12 , , . , . , .
. 4.12
. , , – , .
” “, . . , . – .
, , “” , . , .
– – , . ” “, . ” ” , . ” ” – 02. 73 . 2 , , , ( , 5 . .).
, , , ,- . . . .
. 273,16- . 54,361 . 1337,58 . , .
, …
, , , , . ?
, , , . , . , – , 700; 3,5, – 2,3; , – , . .
. , , , . , , .
, . , “” , , ( ).
, . – , .
, . , . , .
, 110. , , , . ,- , , 110, . .
. : , , …., . ce, ? , .
, 2000 , 6000 – .
.
– ; 20 000 .
, , . , , , ; , , , , .
, . , ?
“” . “” . , , , , .
. 95,5 . “” 113.
. 96, , 95 . ” – ” ” – ” , .
, .
+13. , . 20-30 . . , (1912 .). , , , . – ; . .
, , 13,; .
.
– , . 8 . “” – 12 . 8 — , 12 – . , . – – .
– , . , , , . : , .
, . , . . , . . , – .
, , .
. .
. 4.13
, , . . 4.13 . 4000 . , “” , . . . , , . : . ( ) . , .
1955 ., .
, . , . , . , , . , , – . , , .
, . , -: “” .
. . , 4,3 . – . : , , . .
, .
, . , , . , , . , . , , ; , . .
“” . , ,- , .
, “” , , . , ,- – .
. .
, . . . , . , “” “” . , , .
“” . ; “” .
, .
, . 25 . , , . .
. 4.14 . . .
. 4.14
: – .
Источник
КСАНКА84[58.8K] 7 лет назад Так как пропан в обычных условиях является газом, то его температура кипения лежит в области отрицательных температур. Хотя при давлении в 16 атмосфер, пропан также переходит в жидкое состояние. Это свойство используют для его транспортировки. Температура кипения пропана (она же температура сжижения) -42,09 градуса по Цельсию. автор вопроса выбрал этот ответ лучшим Svetlana Sasina[18.4K] 2 года назад С3Н8 является органическим веществом и побочным продуктом нефтеной промышленности. Образуется при переработке нефтепродуктов, когда происходит химическая реакция. Пропан перестаёт становиться газом при температуре кипения -42,09°С и остаётся в жидком виде. Красное облако[222K] 2 года назад В обычных условиях это газ. А это значит что кипит пропан при отрицательных температурах, а не при положительных. Температура при которой кипит пропан, это температура в -42 градуса и речь идёт о градусах Цельсия. Кладезь знаний[127K] 2 года назад Пропан закипает при замерзании , то есть это минус 42 градуса – при жаре пропан наоборот прохладный . Есть кстати перцы , которые в Интернете рекомендуют заправлять автомобильный кондиционер пропаном , мол это и сам можешь сделать и практически бесплатно получится в отличии от фреона и говорят , что кондиционер будет работать нормально , мол они годами так делают и ничего не происходит – проверять не хочу . Учитываю что пропан в обычных условиях является газом, температура кипения его находится за отрицательной чертой. А при большом давлении, например, в 16 атмосфер, он становится даже жидким. Температура при которой пропан будет кипеть – -42 градуса. Знаете ответ? |
Источник