升龍
在超低溫世界里,橡皮會失去彈性;豬肉會發(fā)出灼灼的黃光;韌性本來很好的鋼,會變得像陶瓷那樣脆;當溫度降到-190 ℃,空氣將變成淺藍色液體;在絕對零度附近,氧氣會變成白色的砂粒,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件非常愜意的事。但在現實生活中,我們對“冷”的了解并不多,對于如何利用“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,應該怎么辦?是等上5分鐘再將牛奶加到咖啡中呢?還是將牛奶加到咖啡中再等5分鐘? 或許你會說,這難道有區(qū)別嗎,兩種做法看起來并沒有什么不同。但事實上,第一種方法能讓咖啡更快地涼下來。這種現象是牛頓發(fā)現的,他說:“物體的溫度與周圍環(huán)境溫差越大,冷卻的速度就越快?!币虼耍燃尤肱D虝档涂Х扰c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
在我國北方地區(qū),冬季氣溫可能會低至-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-93.2 ℃,因此南極又被稱為世界寒極。在月球背著太陽的陰面,最低溫度竟然低到-180 ℃左右。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,據估測,它的表面溫度可低至-240 ℃以下。科學家們根據大量的實驗推測,在宇宙的深處溫度可以達到更低,可低至-270 ℃左右。
對于寒冷是否有盡頭這一問題,科學家們的回答是肯定的。溫度低到多少度才是盡頭呢?這就是絕對零度,即-273.16 ℃。英國一位物理學家對此做出了科學的解釋:物體的溫度越低,物體內物質的大量分子做無規(guī)則熱運動的速度就越小。當溫度低到-273.16 ℃時,分子熱運動速度將為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。
智利天文學家發(fā)現了宇宙最冷之地: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。
低溫現象光怪陸離
低溫就如同一位神奇的魔術師,可使物質的許多性質發(fā)生很大的變化,出現一些令人意想不到的奇特現象,給人魔幻般的感覺。溫度越低,其魔力越大,魔法越神奇。
當溫度降到-190 ℃左右時,透明的空氣會變成淺藍色液體,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,像一個熒光蛋。倘若把鮮艷的花朵放進液態(tài)空氣里,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)出叮叮當當的響聲,重敲它則會破碎。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超低溫液體空氣中,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,仿佛是水晶玻璃制成的精美的工藝品。再將這玻璃金魚放回魚缸中,過了一段時間,金魚竟然又活了。如果把水銀溫度計插進液態(tài)空氣里,水銀柱立即會凍得像鋼鐵一樣堅硬,可以像釘子一樣釘進木板里面去。 鉛鈴在常溫下搖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,簡直就像一根鋼絲彈簧一樣堅硬且富有彈性。 這些現象是不是很神奇,很不可思議呢?
在絕對零度附近,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。當溫度下降到-270.9 ℃時,氦開始出現了絕無僅有的奇妙現象——超流動性,它竟會變成一種能爬善攀的液體。如果你把一個小杯放在大杯中,小杯里盛著液態(tài)氦,當溫度降低到-270.9 ℃以下時,小杯里的液態(tài)氦會自動沿著杯壁“爬”出去,流到大杯中,直到大、小杯里的液面相平為止!
神奇的低溫技術
在超低溫條件下,許多金屬的性質都發(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,敲一下它就會粉身碎骨。至于錫,用不著碰它,就會變成一堆粉末,這種現象被稱為金屬的冷脆現象。它可以造福人類。比如,當戰(zhàn)場上布滿了地雷時,雖然探雷器可以找到它,但是排雷卻是很危險的。若將液態(tài)空氣撒到這些地方,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,因而就不會爆炸了。
低溫技術在食品工業(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難題?,F在設計出的低溫清污法,從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。
低溫魔術師還使生命冷藏成為可能,之前的金魚凍僵又復活的實驗,極其生動地證明了這一點。目前,科學家正在加緊探索這其中的奧秘,以便尋找一種可以延長人類壽命的新途徑!
編輯/姜雯