在超低温世界,橡皮会失去弹性,能像铜锣那样敲起来“当当”作响;猪肉会发出灼灼的黄光;韧性本来很好的钢,变得像陶瓷一样脆;当温度降到-190℃,空气将变成浅蓝色液体;在绝对零度附近,氧气会像白色的沙砾,而氢气会像钢铁一样坚硬。
冷冻的速度
炎热的夏天,待在有冷气的房间里是一件非常惬意的事。但在现实生活中,我们对“冷”的了解并不多,对如何利用“冷”也知之甚少。例如,早上起床准备吃早餐。我们面前有一杯刚煮好的热咖啡和一杯凉牛奶,为了让咖啡尽快凉下来,应该怎么办?是等上5分钟将牛奶加到咖啡中,还是将牛奶加到咖啡中再等5分钟呢?或许你会说:“这难道有区别吗?这两种做法看起来并没有什么不同。”但事实上,第一种方法确实能让咖啡更快地凉下来。这种现象是牛顿发现的,他说:“物体的温度与周围环境的温差越大,冷却的速度就越快。”因此,如果先加入牛奶,就会降低咖啡与周围空气的温差,这反而会减慢咖啡冷却的速度。
寒冷是否有尽头
在我国的北方地区,最低气温在-20℃以下。在地球的两极则更加寒冷,尤其是南极,有记录的最低气温为-89.8℃,因此南极又被称为“世界寒极”。在月球背着太阳的阴面,温度竟然低到-183℃。在太阳系里,离太阳最远的冥王星,接受的太阳光实在是太少了,据估测,它的表面温度可低至-240℃。科学家们根据大量的实验推测,在宇宙的深处温度则更低,在-270℃左右。
寒冷是否有尽头?科学家们的回答是肯定的。可温度低到多少度才是尽头呢?这就是绝对零度,即-273.15℃。英国一位物理学家对此做出了科学的解释:物体的温度越低,物体内大量分子做无规则热运动的速度就越小。当温度低到-273.15℃时,分子的热运动速度将为0,由于不可能有比静止更慢的运动,所以绝对零度是理论上的数值,也是自然界中物体的最低温度,它就是低温的尽头。
智利天文学家发现了宇宙最冷之地:回力棒星云。这里的温度约为-272℃,是已知的最接近绝对零度的地方。
神奇的低温技术
在超低温条件下,许多金属的性质发生了脱胎换骨的变化。韧性本来很好的钢,变得像陶瓷那样脆,敲一下,就会粉身碎骨。至于锡,用不着碰,它就已经变成一堆粉末了,这种现象被称为“金属的冷脆现象”,其危害性很大,但也可造福人类。比如,当战场上布满了地雷时,虽然用探雷器可以找到它,但是排雷是很危险的工作。若将液态空气撒到这些地方,就会使这些地方的温度急剧下降,地雷中的弹簧就会变脆失去弹性,地雷因而就不会爆炸了。
低温技术在食品工业、中草药加工、涂料制造业等方面大有用途。
比如,清除海上石油污染是一大技术难题,人们现在设计出了低温清污法,在漂浮的石油层下喷洒液态氮,水面上的石油便会迅速凝结成颗粒,再将这些颗粒铲走,就能有效地保护海洋环境。
“低温魔术师”还使生命冷藏成为可能,金鱼冻僵又复活的实验,极其生动地说明了这一点。目前,科学家们正在加紧探索其中的奥秘,以便寻找一种可以延长人类寿命的新途径。
低温现象光怪陆离
低温就如同一位神奇的魔术师,可使物质的许多性质发生很大的变化,出现一些令人意想不到的奇特现象,给人以魔幻般的感觉。温度越低,其魔力越大,魔法越神奇。
在超低温世界,橡皮会失去弹性,能像铜锣那样敲起来“当当”作响;猪肉会发出灼灼的黄光;蜡烛则会发出奇异的、浅绿色的光。
当温度降到-190℃时,透明的空气会变成浅蓝色的液体,这已属于超低温世界。此时,如果把一枚鸡蛋放进去,它便会发出浅蓝色的荧光,像一枚荧光蛋。若把这枚鸡蛋摔在地上,它还具有极强的弹性,会像皮球一样立即弹起来。倘若把鲜艳的花朵放进液态空气里,它便会失去原有的纤柔姿态,变得像玻璃一样亮光闪闪,非常脆,轻轻一敲还会发出“叮叮当当”的响声,重敲则会破碎。从鱼缸里捞出一条美丽的活金鱼,将其头朝下放入浅蓝色的液态空气中,不一会儿金鱼就变得晶莹剔透,漂亮至极;捞出来则是硬邦邦的,仿佛是由水晶玻璃制成的精美的工艺品。再将这只“玻璃金鱼”放回鱼缸里,过一段时间,金鱼竟然复活了。如果把水银温度计插进液态空气里,水银柱立即会被冻得像钢铁一样坚硬,可以像钉子一样钉进木板里面去。
是不是很神奇、很不可思议呢?
在绝对零度附近,氧气会像白色的沙砾,氢气会像钢铁一样坚硬,各种气体都被冻成了固体。不过唯有氦气特殊,它还是流动的液体。当温度下降到-268.95℃时,氦气才会变成很轻的透明液体;当温度下降到-270.98℃时,液态的氦开始出现绝无仅有的奇妙现象——超流动性,它竟然会变成一种能爬善攀的液体。这时的液态氦显得毫无黏滞阻力,可以经过很细的管子从容器中流出,而且不受重力的牵制,以每秒0.3米的速度,从杯子内侧顺着杯壁迅速地向上爬,瞬间越过杯口,再沿着杯子的外壁爬下来。
铅铃在常温下摇起来就像一个闷葫芦,但在液态空气里浸过后,响声清脆美妙,犹如银铃一般悦耳动听。平常软而韧的铝丝在-100℃以下,简直就像钢丝弹簧一样坚硬且富有弹性。
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