升龍
在超低溫世界,橡皮會失去彈性,能像銅鑼那樣敲起來“當(dāng)當(dāng)”作響;豬肉會發(fā)出灼灼的黃光;韌性本來很好的鋼,變得像陶瓷一樣脆;當(dāng)溫度降到-190℃,空氣將變成淺藍色液體;在絕對零度附近,氧氣會像白色的沙礫,而氫氣會像鋼鐵一樣堅硬。
冷凍的速度
炎熱的夏天,待在有冷氣的房間里是一件非常愜意的事。但在現(xiàn)實生活中,我們對“冷”的了解并不多,對如何利用“冷”也知之甚少。例如,早上起床準備吃早餐。我們面前有一杯剛煮好的熱咖啡和一杯涼牛奶,為了讓咖啡盡快涼下來,應(yīng)該怎么辦?是等上5分鐘將牛奶加到咖啡中,還是將牛奶加到咖啡中再等5分鐘呢?或許你會說:“這難道有區(qū)別嗎?這兩種做法看起來并沒有什么不同?!钡聦嵣?,第一種方法確實能讓咖啡更快地涼下來。這種現(xiàn)象是牛頓發(fā)現(xiàn)的,他說:“物體的溫度與周圍環(huán)境的溫差越大,冷卻的速度就越快?!币虼耍绻燃尤肱D?,就會降低咖啡與周圍空氣的溫差,這反而會減慢咖啡冷卻的速度。
寒冷是否有盡頭
在我國的北方地區(qū),最低氣溫在-20℃以下。在地球的兩極則更加寒冷,尤其是南極,有記錄的最低氣溫為-89.8℃,因此南極又被稱為“世界寒極”。在月球背著太陽的陰面,溫度竟然低到-183℃。在太陽系里,離太陽最遠的冥王星,接受的太陽光實在是太少了,據(jù)估測,它的表面溫度可低至-240℃??茖W(xué)家們根據(jù)大量的實驗推測,在宇宙的深處溫度則更低,在-270℃左右。
寒冷是否有盡頭?科學(xué)家們的回答是肯定的??蓽囟鹊偷蕉嗌俣炔攀潜M頭呢?這就是絕對零度,即-273.15℃。英國一位物理學(xué)家對此做出了科學(xué)的解釋:物體的溫度越低,物體內(nèi)大量分子做無規(guī)則熱運動的速度就越小。當(dāng)溫度低到-273.15℃時,分子的熱運動速度將為0,由于不可能有比靜止更慢的運動,所以絕對零度是理論上的數(shù)值,也是自然界中物體的最低溫度,它就是低溫的盡頭。
智利天文學(xué)家發(fā)現(xiàn)了宇宙最冷之地:回力棒星云。這里的溫度約為-272℃,是已知的最接近絕對零度的地方。
神奇的低溫技術(shù)
在超低溫條件下,許多金屬的性質(zhì)發(fā)生了脫胎換骨的變化。韌性本來很好的鋼,變得像陶瓷那樣脆,敲一下,就會粉身碎骨。至于錫,用不著碰,它就已經(jīng)變成一堆粉末了,這種現(xiàn)象被稱為“金屬的冷脆現(xiàn)象”,其危害性很大,但也可造福人類。比如,當(dāng)戰(zhàn)場上布滿了地雷時,雖然用探雷器可以找到它,但是排雷是很危險的工作。若將液態(tài)空氣撒到這些地方,就會使這些地方的溫度急劇下降,地雷中的彈簧就會變脆失去彈性,地雷因而就不會爆炸了。
低溫技術(shù)在食品工業(yè)、中草藥加工、涂料制造業(yè)等方面大有用途。
比如,清除海上石油污染是一大技術(shù)難題,人們現(xiàn)在設(shè)計出了低溫清污法,在漂浮的石油層下噴灑液態(tài)氮,水面上的石油便會迅速凝結(jié)成顆粒,再將這些顆粒鏟走,就能有效地保護海洋環(huán)境。
“低溫魔術(shù)師”還使生命冷藏成為可能,金魚凍僵又復(fù)活的實驗,極其生動地說明了這一點。目前,科學(xué)家們正在加緊探索其中的奧秘,以便尋找一種可以延長人類壽命的新途徑。
低溫現(xiàn)象光怪陸離
低溫就如同一位神奇的魔術(shù)師,可使物質(zhì)的許多性質(zhì)發(fā)生很大的變化,出現(xiàn)一些令人意想不到的奇特現(xiàn)象,給人以魔幻般的感覺。溫度越低,其魔力越大,魔法越神奇。
在超低溫世界,橡皮會失去彈性,能像銅鑼那樣敲起來“當(dāng)當(dāng)”作響;豬肉會發(fā)出灼灼的黃光;蠟燭則會發(fā)出奇異的、淺綠色的光。
當(dāng)溫度降到-190℃時,透明的空氣會變成淺藍色的液體,這已屬于超低溫世界。此時,如果把一枚雞蛋放進去,它便會發(fā)出淺藍色的熒光,像一枚熒光蛋。若把這枚雞蛋摔在地上,它還具有極強的彈性,會像皮球一樣立即彈起來。倘若把鮮艷的花朵放進液態(tài)空氣里,它便會失去原有的纖柔姿態(tài),變得像玻璃一樣亮光閃閃,非常脆,輕輕一敲還會發(fā)出“叮叮當(dāng)當(dāng)”的響聲,重敲則會破碎。從魚缸里撈出一條美麗的活金魚,將其頭朝下放入淺藍色的液態(tài)空氣中,不一會兒金魚就變得晶瑩剔透,漂亮至極;撈出來則是硬邦邦的,仿佛是由水晶玻璃制成的精美的工藝品。再將這只“玻璃金魚”放回魚缸里,過一段時間,金魚竟然復(fù)活了。如果把水銀溫度計插進液態(tài)空氣里,水銀柱立即會被凍得像鋼鐵一樣堅硬,可以像釘子一樣釘進木板里面去。
是不是很神奇、很不可思議呢?
在絕對零度附近,氧氣會像白色的沙礫,氫氣會像鋼鐵一樣堅硬,各種氣體都被凍成了固體。不過唯有氦氣特殊,它還是流動的液體。當(dāng)溫度下降到-268.95℃時,氦氣才會變成很輕的透明液體;當(dāng)溫度下降到-270.98℃時,液態(tài)的氦開始出現(xiàn)絕無僅有的奇妙現(xiàn)象——超流動性,它竟然會變成一種能爬善攀的液體。這時的液態(tài)氦顯得毫無黏滯阻力,可以經(jīng)過很細的管子從容器中流出,而且不受重力的牽制,以每秒0.3米的速度,從杯子內(nèi)側(cè)順著杯壁迅速地向上爬,瞬間越過杯口,再沿著杯子的外壁爬下來。
鉛鈴在常溫下?lián)u起來就像一個悶葫蘆,但在液態(tài)空氣里浸過后,響聲清脆美妙,猶如銀鈴一般悅耳動聽。平常軟而韌的鋁絲在-100℃以下,簡直就像鋼絲彈簧一樣堅硬且富有彈性。