fiz

пара. Если в такую жидкость впустить элементарную частицу, то по ее следу образуются пузырьки пара – трек частицы, поэтому перегретую жидкость тоже используют для наблюдения треков элементарных частиц в пузырьковой камере.

Участок 3-4-5 нельзя реализовать никак, поскольку нельзя, сжимая газ изотермически, получить уменьшение его давления, это не имеет смысла.

Если брать газ или пар в состоянии 1 при все более высоких температурах T1 , T2 , T3 , и т. д., то изотермы реального газа будут все дальше отходить от осей координат p V и горизонтальный участок

на них будет уменьшаться (рис. 70-3).

При некоторой, достаточно высокой, температуре которая называется критической температурой Tk , горизонтальный участок

изотермы исчезнет, превратившись в точку K . Состояние изображаемое этой точкой, называется критическим состоянием вещества. В критическом состоянии исчезает различие между жидкостью и паром: жидкость непрерывно переходит в пар, а пар – в жидкость.

На рис. 70-3 штриховой куполообразной кривой ограничена область двухфазного состояния вещества, т. е. когда одновременно

Рис. 70-3 существуют и жидкость и ее насыщенный пар. При температуре выше критической никаким сжатием пар нельзя перевести в жидкость, поскольку при критической температуре исчезают силы сцепления между молекулами и

вещество остается в газообразном состоянии при любых давлениях и объемах.

71. СРЕДНЯЯ ДЛИНА СВОБОДНОГО ПРОБЕГА И ЧИСЛО СТОЛКНОВЕНИЙ МОЛЕКУЛ В ЕДИНИЦУ ВРЕМЕНИ

Средней длиной свободного пробега молекулы называют расстояние, которое пробегает молекула между двумя последовательными столкновениями, двигаясь со средней арифметической

Средняя длина свободного пробега молекулы определяется отношением ее средней арифметической скорости к среднему числу столкновений с другими молекулами в единицу времени.

Минимальное расстояние, на которое могут сблизиться центры молекул, называют эффективным диаметром молекул dэф (его иногда

обозначают ).

двигаясь вдоль некоторого отрезка длиной S ар t , испытала бы столько столкновений Z , сколько молекул N столкнулось бы с нею, находясь от нее на расстоянии dэф (рис. 71-2).

Пусть концентрация молекул n (т. е. число молекул в единице объема V ), тогда число столкновений

Расчеты показывают, что, поскольку остальные молекулы тоже движутся, число столкновений,

Величина S dэф2 называется эффективным сечением молекулы.

Формула (71.2) позволяет определить число столкновений молекулы в единицу времени. Подсчитаем, чему равно это число применительно к молекулам воздуха при нормальных условиях. Для

Подставив правые части этих формул в (71.2), получим:

Мы получили, что молекула воздуха при нормальных условиях в среднем испытывает за каждую секунду до миллиарда ударов со стороны соседних молекул. Да, ее жизнь легкой не назовешь!

Подставив формулу (71.2) в (71.1), получим формулу средней длины свободного пробега молекул:

Подсчитаем, какое расстояние в среднем может пробежать молекула воздуха при нормальных условиях от удара до удара:

Значит, ей, бедняжке, удается спокойно пробежать всего одну десятимиллионную долю метра – и снова стукнут. А вы еще бываете своей жизнью недовольны. Вот кому тяжело приходится.

72. АГРЕГАТНЫЕ СОСТОЯНИЯ И ФАЗОВЫЕ ПЕРЕХОДЫ. ПАРЫ И «ПОСТОЯННЫЕ ГАЗЫ». ДИАГРАММА СОСТОЯНИЯ ВЕЩЕСТВА. ТРОЙНАЯ ТОЧКА

Агрегатными состояниями вещества называют газообразное, жидкое и твердое состояния. В настоящее время физики отличают еще и четвертое состояние вещества – плазму. О ней мы поговорим позже. Одно и то же вещество в зависимости от его параметров состояния может находиться в любом из агрегатных состояниях и даже одновременно в разных.

Если вещество может длительное время без изменения находиться в данном агрегатном состоянии, то такое состояние называют равновесным. Равновесное состояние вещества, которое отличается по своим физическим свойствам от других состояний этого вещества, называется фазой. Различают газообразную, жидкую твердую фазы. Переход вещества из одной фазы в другую, при котором изменяются его физические свойства, называют фазовыми переходами.

До середины XIX столетия считалось, что такие газы, как кислород, водород, азот, воздух и некоторые другие, могут существовать только в газообразной фазе, потому что никаким сжатием их не удавалось перевести в жидкую и, тем более, в твердую фазы. Поэтому эти газы назвали «постоянными» газами, а те, которые удавалось перевести в жидкое состояние, – парами. Проблема была решена, когда ученые догадались одновременно со сжатием газа его сильно охлаждать, до температуры ниже -140°С. В настоящее время любой газ при температуре ниже критической можно перевести в жидкое состояние. Критическая температура у каждого газа своя, но она очень и очень низкая. Например, у гелия критическая температура Tкр = 5,3 К. При таких сверхнизких температурах средняя потенциальная

энергия связи молекул превышает их среднюю кинетическую энергию теплового хаотического движения и молекулы собираются в небольшие группы, в которых наблюдается так называемый ближний порядок. Так образуется жидкость.

Кроме газообразной и жидкой фаз любое вещество можно перевести и в твердую фазу, при которой в расположении молекул наблюдается дальний порядок, распространяющийся на тысячи межатомных расстояний.

Возьмем вещество в двух фазах: жидкой и в виде насыщенного пара этой жидкости, и будем его изохорно охлаждать, измеряя давление. Построим графическую зависимость давления p от температуры T этого вещества

(рис. 72-1).

Спонижением температуры давление пара будет уменьшаться (кривая 1-

2)до тех пор, пока не будет достигнута температура кристаллизации Tкр . В

твердой и газообразной, причем в таком равновесном состоянии оно может находиться только при параметрах pкр и Tкр . Поэтому точка 2 на графике p p T (рис. 72-1) называется тройной точкой. Остальные точки на этом графике изображают равновесные состояния вещества в иных фазах, поэтому график p p T на рис. 72-1 называют диаграммой состояния вещества. Точки, лежащие правее и

ниже кривой 1-2, соответствуют только газообразной фазе, а левее и выше этой кривой – только жидкой фазе.

Если продолжать охлаждать вещество после достижения температуры тройной точки (кривая 2-0), то температура пара, пребывающего в состоянии равновесия с теперь уже кристаллической фазой, а также его давление, будут понижаться.

Если взять кристаллическое вещество в состоянии с параметрами pкр и Tкр и повышать его

температуру, придавая ей иные значения, чем на участке 2-1, то начнется процесс плавления, т. е. теперь одновременно будут существовать твердая и жидкая фазы – участок 2-3 диаграммы. Имея параметры

состояния, изображаемые точками, лежащими на кривой 2-3, вещество может находиться в равновесном состоянии, будучи в жидкой и твердой фазах.

Любая точка, не лежащая на кривых 1-2, 2-0 и 2-3, соответствует какой либо одной фазе: жидкой, твердой или газообразной. Имея такую диаграмму состояния каждого вещества, можно сразу сказать, в каком оно будет агрегатном состоянии при тех или иных параметрах, а также, в каких фазовых переходах будет участвовать при изменении параметров состояния.

73. ПАРООБРАЗОВАНИЕ. ИСПАРЕНИЕ И КОНДЕНСАЦИЯ. НЕНАСЫЩЕННЫЕ И НАСЫЩЕННЫЕ ПАРЫ

Парообразование – это процесс перехода жидкого вещества в газообразное. Обратный процесс называется конденсацией.

Парообразование делят на испарение и кипение.

Испарение – это парообразование с открытой поверхности жидкости, происходящее при любой температуре. Испарение твердых веществ называется сублимацией.

Молекулы поверхностного слоя жидкости испытывают меньшее притяжение со стороны соседних молекул, чем молекулы нижних слоев, поскольку над поверхностью жидкости имеется газ, молекулы которого взаимодействуют с молекулами поверхностного слоя жидкости значительно слабее. Поэтому некоторые молекулы поверхностного слоя жидкости с достаточной кинетической энергией могут преодолеть притяжение соседних молекул жидкости и покинуть ее, т. е. перейти в пар. Некоторые молекулы пара, двигаясь хаотически и оказавшись достаточно близко от поверхности жидкости, могут быть втянуты обратно в жидкость силами притяжения большого количества молекул жидкости.

При быстром испарении жидкость охлаждается, потому что ее покидают молекулы с наибольшей кинетической энергией.

Если число молекул, вылетевших из жидкости при испарении, превышает число молекул, возвращающихся в жидкость, то такой пар называется ненасыщенным.

Давление ненасыщенного пара зависит от его объема и температуры. С ростом температуры давление ненасыщенного пара увеличивается. Оно также увеличивается при уменьшении объема ненасыщенного пара. При невысоких давлениях к ненасыщенному пару приближенно применимы газовые законы, справедливые для идеального газа.

Если изотермически уменьшать объем ненасыщенного пара, например, сжимая пар с помощью поршня в закрытом сосуде, то давление и плотность пара будут возрастать и в конце концов достигнут максимальной величины. При этом число молекул, покидающих жидкость в течение некоторого промежутка времени, станет равно числу молекул, возвращающихся в жидкость за это же время, т. е.

между жидкостью и паром наступит динамическое ( подвижное ) равновесие.

Пар, находящийся в состоянии динамического равновесия с жидкостью, называется насыщенным.

Давление и плотность насыщенного пара, а также концентрация его молекул, максимальны при данной температуре и не зависят от его объема. При попытке уменьшить объем насыщенного пара «лишние» молекулы пара уйдут в жидкость, т. е. часть пара сконденсируется, а давление, плотность и концентрация оставшегося насыщенного пара не изменятся. Следовательно, законы идеального газа к насыщенному пару неприменимы.

Изменить давление насыщенного пара можно, изменив его температуру. При нагревании увеличится кинетическая энергия молекул пара, усилятся их удары о стенки сосуда, что приведет к повышению давления. При этом нарушится динамическое равновесие между жидкостью и паром, так как благодаря возросшей кинетической энергии число молекул, покидающих жидкость, превысит число молекул, возвращающихся в нее из пара.

Следовательно, при нагревании насыщенный пар становится ненасыщенным. И наоборот, при охлаждении ненасыщенный пар становится насыщенным,

так как при этом кинетическая энергия молекул пара уменьшается, скорость падает и легче происходит их переход в жидкость.

Температура, при которой ненасыщенный водяной пар становится насыщенным, называется точкой росы.

На рис. 73-1 изображены графики изохорного нагревания идеального газа и насыщенного пара. Мы видим, что давление насыщенного пара p с повышением температуры T растет быстрее, чем давление

идеального газа, поскольку при нагревании насыщенного пара кроме роста средней кинетической энергии и импульса молекул, растет еще и концентрация молекул, тогда как в идеальном газе концентрация молекул остается постоянной.

Теперь рассмотрим зависимость давления пара и соответствующей ему жидкости от температуры (рис. 73-2).

Пусть в некотором закрытом сосуде находится жидкость над которой имеется её пары. При повышении температуры давление пара над жидкостью будет расти (кривая ac ), а давление жидкости в следствие её расширения будет, наоборот, падать (кривая bc ). Исключение составляет вода в интервале температур от 0°С до 4°С, так как при нагревании воды в этом интервале температур ее плотность и, следовательно, давление возрастают.

в точке c . Температура, соответствующая этому состоянию, есть критическая температура Tкр . В

критическом состоянии вещества исчезает граница между жидкостью и паром, и различие в их физических свойствах. Их плотность и концентрация, так же как и давление, становятся одинаковы и максимальны для данного вещества.

Скорость испарения зависит от рода жидкости, площади открытой поверхности, температуры и скорости движения жидкости относительно внешней среды.

74. КИПЕНИЕ. ЗАВИСИМОСТЬ ТЕМПЕРАТУРЫ КИПЕНИЯ ОТ ДАВЛЕНИЯ

Кипение это парообразование не только с открытой поверхности, но и внутри жидкости, происходящее при одной, определенной для данной жидкости температуре.

В жидкости всегда имеется растворенный или поглощенный стенками сосуда воздух. При нагревании жидкости этот воздух расширяется, собираясь в пузырьки, которые вначале появляются на дне и стенках сосуда с жидкостью. В этих пузырьках заключен насыщенный пар, давление которого при данной температуре максимально и растет с ее повышением. Под этим давлением с ростом температуры стенки пузырьков растягиваются все сильнее и сильнее, пока под действием возросшей вместе с объемом выталкивающей силы пузырьки не оторвутся от дна и стенок сосуда. Оторвавшись, пузырьки устремляются вверх.

Если жидкость недостаточно прогрелась и ее верхние слои еще холодные, то, попав в них, пузырьки резко уменьшаются в объеме из-за конденсации насыщенного пара и исчезают.

Когда жидкость нагреется до температуры, близкой к температуре кипения, конденсации пара в верхних слоях жидкости происходить уже не будет. Наоборот, попав в верхние слои, где давление столба жидкости на пузырьки меньше, чем внизу, они будут еще более увеличиваться в объеме. Взлетая вверх с ускорением под действием возрастающей вместе с их объемом выталкивающей силы, пузырьки будут достигать поверхности, где давление атмосферного воздуха значительно меньше давления пара в пузырьках. Поэтому пузырьки будут лопаться. Но если жидкость еще не нагрелась до кипения, то в лопнувший пузырек проникнет холодный атмосферный воздух и насыщенный пар в пузырьке сконденсируется, из-за чего пузырек резко захлопнется. Поэтому непосредственно перед закипанием жидкости слышен характерный шум, создаваемый множеством захлопывающихся пузырьков. Этот шум прекращается в момент начала кипения жидкости.

Каждая жидкость кипит при определенной температуре, которая называется температурой (или точкой) кипения. Величина температуры кипения данной жидкости приводится в справочниках и задачниках по физике.

При достижении температуры кипения давление насыщенного пара в пузырьках станет столь велико, что, когда они лопнут, холодный воздух из-за большого давления горячего пара не успеет проникнуть внутрь пузырька и пар выйдет из пузырька в атмосферу. Это и есть процесс кипения.

жидкости повышается.

При достижении температуры кипения (точка b) энергия нагревателя будет расходоваться на переход молекул жидкости в пар и работу пара против внешнего давления, поэтому будет увеличиваться средняя потенциальная энергия молекул. Но их средняя кинетическая энергия будет оставаться неизменной, поэтому, пока вся жидкость не выкипит, ее температура повышаться не будет (участок bc графика).

После того, как вся жидкость превратится в пар, энергия нагревателя в дальнейшем снова будет идти как на увеличение средней потенциальной энергии молекул пара, так и на увеличение их средней кинетической энергии, поэтому температура пара станет расти (участок cd ).

Если нагреватель убрать, то пар начнет охлаждаться. Средняя потенциальная и средняя кинетическая энергии молекул пара будут уменьшаться, и его температура будет понижаться до тех пор, пока он не охладится до температуры, при которой жидкость закипела (участок ef ). В дальнейшем будет

уменьшаться только средняя потенциальная энергия молекул, а их средняя кинетическая энергия изменяться не будет, поэтому в процессе конденсации пара его температура будет оставаться постоянной (участок fg ), пока весь пар не сконденсируется (точка g). При этом выполняются следующие законы:

а) температура кипения данной жидкости равна температуре ее конденсации; б) энергия, поглощенная данной массой жидкости, нагретой до точки кипения, при полном

превращении ее в пар, равна энергии, выделяемой этой же массой жидкости при конденсации; в) время выкипания данной массы жидкости равно времени ее конденсации.

Как только весь пар превратится в жидкость, начнется процесс охлаждения жидкости (участок gh ).

При этом станут уменьшаться и средняя потенциальная, и средняя кинетическая энергия молекул, поэтому температура жидкости будет понижаться.

Температура кипения разных жидкостей различна и зависит от давления внешней среды. Если давление внешней среды увеличится, пузырьку будет труднее лопнуть и жидкость уже не сможет закипеть. Чтобы преодолеть возросшее внешнее давление, давление насыщенного пара в пузырьках тоже должно увеличиться, а для этого жидкость нужно нагреть до более высокой температуры, при которой пузырек сможет лопнуть и выпустить содержащийся в нем пар. Поэтому при увеличении давления внешней среды температура кипения жидкости повышается. Это явление используется в тех случаях,

когда надо нагреть воду до температуры выше 100°С, при которой она кипит в обычных условиях. Для этого воду наливают в автоклав – герметически закрытый толстостенный сосуд – и нагнетают туда воздух до давления в несколько атмосфер. При этом вода кипит при гораздо более высокой, чем 100°С, температуре. В такой воде гибнут бактерии и микроорганизмы, которые при 100°С не погибают. Этот способ применяется в медицине при кипячении белья больных и стерилизации инструментов.

При уменьшении давления внешней среды температура кипения понижается, так как теперь пузырьку с насыщенным паром становится легче лопнуть. Жидкость вообще можно заставить закипеть и при комнатной температуре. Для этого можно поместить открытый сосуд с жидкостью под колокол воздушного насоса и откачать воздух. При достижении достаточно низкого давления жидкость в сосуде бурно закипит. Это явление хорошо знакомо любителям путешествовать в горах. На большой высоте изза низкого давления в высокогорных условиях очень трудно приготовить обед, так как вода закипает при меньшей, чем 100°С, температуре, при которой мясо сварить сложно.

75. АБСОЛЮТНАЯ И ОТНОСИТЕЛЬНАЯ ВЛАЖНОСТЬ. ГИГРОМЕТРЫ. ПСИХРОМЕТР АВГУСТА

В воздухе всегда содержатся водяные пары, поэтому воздух влажный. От влажности воздуха зависит жизнь растений, животных и человека, поэтому влажность надо уметь измерить. Для характеристики влажности воздуха ввели понятие абсолютной и относительной влажности.

Физический смысл абсолютной влажности воздуха: абсолютной влажностью воздуха называют массу водяного пара, содержащегося в одном кубическом метре воздуха при данной температуре. Иными словами, абсолютная влажность – это плотность водяных паров в воздухе при данной температуре. Поэтому единица измерения абсолютной влажности в СИ – кг/м3.

Поскольку масса водяного пара в 1 м3 воздуха невелика, для измерения абсолютной влажности часто пользуются внесистемной единицей абсолютной влажности – г/м3.

1 мг3 0, 001 мкг3 .

Приведем пример. Абсолютная влажность воздуха при 16°С равна 4 г/м3. Это значит, что при этой температуре каждый кубический метр воздуха содержит 4 г водяного пара.

По величине абсолютной влажности нельзя судить о степени влажности воздуха, так как при одинаковой массе водяного пара в нем, но большей температуре, воздух будет суше, а при меньшей температуре он будет влажнее. Когда помещение не топлено, то в холодное время года в нем сыро, но стоит протопить, как в помещении станет сухо, хотя абсолютная влажность воздуха при этом практически не изменится.

Чтобы определить степень влажности воздуха, т. е. судить о том, какой он: сухой или влажный, надо знать, насколько близок водяной пар к состоянию насыщения. Для этого вводят понятие относительной влажности.

Определение относительной влажности воздуха (или f , или

воздуха равна отношению абсолютной влажности воздуха при некоторой температуре к плотности насыщенного водяного пара при той же температуре,

Здесь – абсолютная влажность при некоторой температуре, н – плотность насыщенного водяного

пара при той же температуре.

Относительную влажность обычно измеряют в процентах. Очевидно, что все эти величины скалярные.

Составлены таблицы, в которых приведена плотность насыщенных водяных паров н при разных

температурах. Такая таблица приведена ниже (табл. 75.1).

Таблица 75.1

Из таблицы можно определить, что плотность насыщенного водяного пара при комнатной температуре 20°С равна н = 17,3 г/м3. Это значит, что при 20°С в воздухе содержится 17,3 г

насыщенного водяного пара. При этом воздух очень сырой, т. е. его влажность равна 100%, так как. абсолютная влажность нас .

Влажность воздуха не может быть выше 100%.

Если температуру воздуха, в котором при 20°С содержится насыщенный водяной пар плотностью 17,3 г/м3, понизить, например, до 16°С, то теперь плотность насыщенного пара в нем станет равна 13,6 г/м3 (ее можно найти по той же табл. 75.1). Значит, из каждого кубического метра воздуха вследствие конденсации насыщенного пара выделится 3,7 г воды.

Если воздух, в котором содержится насыщенный водяной пар, нагреть, то пар перестанет быть насыщенным, хотя плотность водяного пара в нем не изменится. При этом относительная влажность воздуха уменьшится, т. е. воздух станет суше. Для человека считается нормальной относительная влажность 50–60% .

Температуру, при которой водяной пар становится насыщенным, называют точкой росы, потому что если водяной пар охладить до температуры ниже точки росы, то выпадет роса. По плотности насыщенного водяного пара, приведенного в таблице, можно найти соответствующую этой плотности точку росы.

В современной учебной литературе встречается иное определение относительной влажности воздуха:

относительная влажность воздуха равна отношению давления водяных паров в нем при некоторой температуре к давлению насыщенных водяных паров при той же температуре:

Здесь – относительная влажность воздуха, p – давление водяного пара в воздухе при данной температуре (его также называют абсолютной влажностью), pн – давление насыщенного водяного пара при той же температуре. Величину pн можно найти для каждой температуры по той же таблице.

Давление водяного пара в воздухе называют также упругостью водяных паров.

Величина относительной влажности , вычисленная по формулам (75.1) или (75.2) будет примерно

одинаковой для одного и того же состояния водяного пара в воздухе, несмотря на то, что величины, стоящие в правой части этих формул, будут разными.

определить по нему точку росы tºросы, а по ней, пользуясь приведенной выше таблицей, определить плотность водяных паров в помещении, которые вблизи поверхности гигрометра стали насыщенными. В остальной части помещения пары имеют такую же плотность, но при более высокой комнатной температуре, поэтому в отдалении от гигрометра они ненасыщенные. Таким образом, воспользовавшись показаниями термометра, помещенного в гигрометр, мы можем сразу определить абсолютную влажность и давление водяных паров в воздухе при комнатной температуре. Определив эту температуру по показаниям другого термометра, расположенного в том же помещении вдали от гигрометра, по той же таблице найдем плотность насыщенных паров или их давление уже при комнатной температуре, а затем по одной из формул (75.1) или (75.2) найдем и относительную влажность .

относительная влажность = 66% (взята в рамочку). Теперь по таблице плотностей и давлений насыщенного пара (см. табл. 75.2) находим, что при 20°С плотность насыщенного водяного пара в помещении была бы равна н = 17,3 г/м3, а давление pн = 2,3 кПа. Воспользовавшись формулами (75.1) и (75.2), мы можем найти и абсолютную влажность в помещении , т. е. какая там на самом деле плотность водяных паров, а также каково их давление p :

Следует помнить, что мы определили не плотность и давление атмосферного воздуха, а плотность и давление водяных паров в нем.

76. ПОЛУЧЕНИЕ СЖИЖЕННОГО ГАЗА, ЕГО СВОЙСТВА И ПРИМЕНЕНИЕ

Всякий газ может быть превращен в жидкое и твердое состояния. Для этого его надо охладить до температуры ниже критической, которая для каждого вещества индивидуальна. Если температура газа будет лишь немного ниже критической, то для сжижения газ необходимо еще и сжать, т. е. подвергнуть высокому давлению. Чем ниже температура газа, тем меньшее давление требуется для его сжижения.

Такие газы, как кислород, водород, азот, гелий очень долго не могли превратить в жидкости, потому что тогда не знали о существовании критической температуры. Мы с вами знаем, что, если температура вещества выше критической, то его никаким сжатием не превратить в жидкость, а у этих газов критическая температура чрезвычайно низка. Например, у азота критическая температура TК = 126 К или

Рекордсменом среди газов является гелий, его критическая температура TК = 4,3 К или t К =–268,7°С.

Сверхнизкие температуры достигают разными способами. Например, можно интенсивно испарять жидкость, не подводя к ней тепла извне. Для этого жидкость помещают под колокол воздушного насоса и быстро откачивают воздух. При этом из нее вылетают самые «быстрые» молекулы с наибольшей кинетической энергией, поэтому температура остающейся под колоколом жидкости и ее паров резко падает. С помощью такой сильно охлажденной жидкости можно понизить температуру какого-нибудь газа с высокой критической температурой, например этилена, превратив его в жидкость. Затем с помощью сильно охлажденного жидкого этилена можно понизить до критической температуру другого газа, продлевая такой «каскадный» метод ее понижения до требуемой величины. Именно с помощью такого метода были получены жидкие кислород, азот и водород. С помощью жидкого водорода была получена самая «низкокипящая» жидкость – жидкий гелий.

«Каскадный» метод получения сверхнизких температур применялся уже в конце XIX столетия. В 1877 г. с помощью этого метода был получен жидкий воздух. В настоящее время десятки лабораторий и заводов производят жидкий воздух и другие газы в промышленных целях. Правда, «каскадный» метод получения сверхнизких температур теперь применяется редко. На смену ему пришел другой способ: газ понуждают резко расширяться и при этом производить работу против внешних сил. В результате кинетическая энергия его молекул уменьшается, что сопровождается сильным понижением температуры. Например, сильно сжатый воздух пускают в расширитель, где он совершает работу, перемещая поршень или вращая лопасти турбины. При этом он резко охлаждается и превращается в жидкость. Сильно сжатый углекислый газ мгновенно превращается в «сухой лед», если его быстро выпустить из баллона, где он содержался под давлением.

Существует еще один весьма прогрессивный способ получения сверхнизких температур – быстрое размагничивание намагниченных тел. С помощью этого метода в 1956 г. была получена температура, которая всего на две стотысячные доли кельвина выше абсолютного нуля.

Все сжиженные газы обладают очень малой плотностью. Например, жидкий водород имеет плотность, которая в 14 раз меньше плотности воды. Кроме этого, они обладают чрезвычайно высокой теплопроводностью и текучестью. Жидкий гелий обладает сверхтекучестью, т. е. таким состоянием, при