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冰人幽灵-第156部分
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这真是个谜!英国军部研究了好久,也弄不清楚这艘飞艇为什么没有着火爆炸。
最后,英国军部接到了化学家特莱福的来信。他写道:“德国人发明了一种取得大量氦气的方法。这次用来充齐柏林飞艇的不是氢气,而是氦气。氦气也是很轻的气体,仅比氢气重一倍,因此充氦气的飞艇的升力跟充氢气的飞艇相差不多。但是在其他方面,氦气比氢气的优点大得多。要知道,氢气很喜欢跟氧气化合,因此它很容易燃烧。氦气不与任何东西化合,也不与氧气化合,它是惰性气体。如果德国的飞艇真是充氦气的话,那么烧夷弹没把它烧毁是不足为奇的。”
特莱福的理由很使人信服,但是从什么地方得到这样多的氦气呢?一艘飞艇需要用几千立方米的氦气;要得到这么多的氦气,就需要处理几万吨的方钍矿或是别的放射性矿物,而德国是没有这些矿物的。由空气中提取吗?这就需要几百台制冷机不停地工作一整年,而在战争时期,这是不大可能办到的。
英国军部对这个问题十分感兴趣,召集了各门科学家开会,提出找寻大量氦气资源的任务。他们研究讨论了很久,终于回想起1907年美国化学家开迪和马克发兰的一篇研究报告。
开迪和马克发兰在分析天然气的时候曾经发现,在堪萨斯州一个地方的天然气中,含有1。5%的氦气。但是当时没有人想到氦的实际应用,没有重视这个发现。现在,为了制造不会着火爆炸的大飞艇,人们又开始大规模地找氦气,在天然气中找氦气。最后,人们在加拿大的石油气中找到了氦气,于是立即建立起提取氦气的工厂。等到几千立方米的氦气提取出来了,第一次世界大战已经结束了。
飞艇的过去和未来
战争停止了,不用担心飞艇在天空中飞行的时候会被烧夷弹打中了。这时候虽然发现了氦气资源,但是氦气终究不如氢气便宜。人们继续制造充氢气的大飞艇。1928年,工程师埃克纳制造了240米长的大飞艇“齐柏林号”,飞艇上有卧室、餐厅,可以乘坐几十名旅客,每小时能飞行100多公里。这艘飞艇横跨大西洋往来飞行,没有发生事故。
但是,埃克纳的另一艘大飞艇“兴登堡号”的命运就十分糟了。1937年5月6日,这艘飞艇飞过美国纽约城上空,居民们纷纷挥手向它致意。但是快要飞到目的地的时候,它突然着火爆炸了,飞艇上的乘客的遭遇也就可想而知了。
此后,谁也不肯冒着生命危险去乘坐氢气飞艇了,还是氦气飞艇安全。
人们在制造氢气飞艇的同时,也在制造氦气飞艇。当然,它们是不会着火爆炸的。但是,不幸的是,世界上最大的氦气飞艇却先后遇到风暴而失事了。而飞机越来越发展,飞艇渐渐地在天空中绝迹了。
在今天,天空中要是突然飞来一艘大飞艇,一定会引起大家的惊奇。但是不要以为飞艇已经完全退出了历史舞台。
现在已经是超音速飞行的时代,谁还要用那又大又笨又慢的飞艇?可是不能只看速度快慢这一个方面。飞机虽快,但运载量小,耗费燃料多;飞艇虽慢,但运载量大,耗费燃料少。有人计算过,用飞艇运输货物要比飞机便宜六七倍。
飞机要在飞机场上起飞降落。飞艇就不需要长长的跑道,它能够垂直起飞,垂直降落,必要的时候还可以长时间停在半空中不动。给地质勘探队、登山队运送勘探设备、科学仪器和生活资料,飞艇是非常理想的运输工具。在去南北极探险的时候,一个专门设计的大飞艇降落在冰面上,就可以成为探险队的理想的大本营。
一个大飞艇可以吊运几十吨以至几百吨的东西,这在工业建设上也可以起到特殊的作用。石油钻井的塔架,飞艇可以平稳地提起来,运到新的钻井地点。要穿过高山峡谷架设高压输电线,飞艇既可以在山头上吊装架线的铁塔,又可以飞越峡谷铺设高压电线。飞艇是空中的起重工。
正由于有这许多优越的性能,目前许多国家都在设计充氦气的新型飞艇。法国设计的“大力神号”飞艇,直径有235米,体积有150万立方米,能装载900吨货物。预料在不久的将来,飞艇又将重返天空。
液态氦
在本世纪初的几十年里,世界各国都在寻找氦气资源,在当时主要是为了充飞艇。但是到了今天,氦不仅用在飞行上,尖端科学研究,现代化工业技术,都离不开氦,而且用的常常是液态的氦,而不是气态的氦。液态氦把人们引到一个新的领域——低温世界。
前面已经讲过拉姆赛在空气中找氦气的故事。在液态空气的温度下,氦和氖仍然是气体;在液态氢的温度下,氖变成了固体,可是氦仍然是气体。
要冷到什么程度,氦才会变成液体呢?
前面已说过,英国物理学家杜瓦在1898年首先得到了液态氢。就在同一年,荷兰的物理学家卡美林&;#183;奥涅斯也得到了液态氢。液态氢的沸点是零下253摄氏度,在这样低的温度下,其他各种气体不仅变成液体,而且都变成了固体。只有氦是最后一个不肯变成液体的气体。卡美林&;#183;奥涅斯决心把氦气也变成液体。
1908年7月,卡美林&;#183;奥涅斯成功了,氦气变成了液体。他第一次得到了320立方厘米的液态氦。
要得到液态氢,必须先把氢气压缩并且冷却到液态空气的温度,然后让它膨胀,使温度进一步下降,氢气就变成了液体。
要得到液态氦,必须先把氦气压缩并且冷却到液态氢的温度,然后让它膨胀,使温度进一步下降,氦气才能变成液体。
液态氦是透明的容易流动的液体,就像打开了瓶塞的汽水一样,不断飞溅着小气泡。
液态氦是一种与众不同的液体,它在零下269摄氏度就沸腾了。在这样低的温度下,氢也变成了固体,千万不要使液态氦和空气接触,因为空气会立刻在液态氦的表面上冻结成一层坚硬的盖子。
多少年来,全世界只有荷兰卡美林&;#183;奥涅斯的实验室能制造液态氦。直到1934年,在英国卢瑟福那里学习的前苏联科学家卡比查发明了新型的液氦机,每小时可以制造4升液态氦。以后,液态氦才在各国的实验室中得到广泛的研究和应用。
在今天,液态氦在现代技术上得到了重要的应用。例如要接收宇宙飞船发来的传真照片或接收卫星转播的电视信号,就必须用液态氦。接收天线末端的参量放大器要保持在液氦的低温下,否则就不能收到图像。
然而,液态氦的奇妙之处还不在于低温。
漏液氦的杯子
卡美林&;#183;奥涅斯是第一个得到液氦的科学家。他并不****,还想使温度进一步降低,以得到固态氦。他没有成功(固态氦是1926年基索姆用降低温度和增大压力的方法首先得到的),却得到了一个没有预料到的结果。
对于一般液体来说,随着温度降低,密度会逐渐增加。卡美林&;#183;奥涅斯使液态氦的温度下降,果然,液氦的密度增大了。但是,当温度下降到零下271摄氏度的时候,怪事出现了,液态氦突然停止起泡,变成像水晶一样的透明,一动也不动,好像一潭死水,而密度突然又减小了。
这是另一种液态氦。卡美林&;#183;奥涅斯把前一种冒泡的液态氦叫做氦Ⅰ,而把后一种静止的液态氦做氦Ⅱ。
把一个小玻璃杯按在氦Ⅱ中。玻璃杯本是空的,但是过了一会,杯底出现了液态氦,慢慢地涨到跟杯子外面的液态氦一样平为止。
把这个盛着液态氦的小玻璃杯提出来,挂在半空。看,玻璃杯底下出现了液氦,一滴,两滴,三滴……不一会,杯中的液态氦就“漏”光了。是玻璃杯漏了吗?不,玻璃杯一点也不漏。这是怎么回事呢?
原来氦Ⅱ是能够倒流的,它会沿着玻璃杯的壁爬进去又爬出来。这是在我们日常生活中没有碰到过的现象,只有在低温世界才会发生。这种现象叫做“超流动性”,具有“超流动性”的氦Ⅱ叫做超流体。
后来,许多科学家研究了这种怪现象,又有了许多新的发现。其中最有趣的是1938年阿兰等人发现的氦刀喷泉。
在一根玻璃管里,装着很细的金刚砂,上端接出来一根细的喷嘴。将这玻璃管浸到氦Ⅱ中,用光照玻璃管粗的下部,细喷嘴就会喷出氦Ⅱ的喷泉,光越强喷得越高,可以高达数厘米。
氦Ⅱ喷泉也是超流体的特殊性质。在这个实验中,光能直接变成了机械能。
魔术世界
大家还记得拉姆赛把各种物质放到液态空气中的各种奇妙的实验吧!各种物质放在液态氦里,情况就更奇妙了。
看!在液氦的温度下,一个铅环,环上有一个铅球。铅球好像失去了重量,会飘浮在环上,与环保持一定距离。
再看!在液氦的温度下,一个金属盘子,把细链子系着磁铁,慢慢放到盘子里去。当磁铁快要碰到盘子的时候,链子松了,磁铁浮在盘子上,怎样也不肯落下去。
真像是到了魔术世界!这一切,只能在液态氦的温度下发生。温度一升高,魔术就不灵了,铅球落在铅环上,磁铁也落在金属盘子里了。
这是低温下的超导现象。
原来,有些金属,在液态氦的温度下,电阻会消失;在金属环和金属盘中,电流会不停地流动而产生磁场。这时候,磁场的斥力托住了铅球和磁铁,使它们浮在半空中。
在低温下,出现了许多奇妙的物理现象。许多重要的物理实验,都要在低温下进行。
目前,世界各国的物理学家还在研究液态氦,希望通过液态氦达到更低的温度,研究各种物质在低温下会发生什么奇妙的变化,会有什么我们目前还不知道的性质。这就产生了物理学的一个新的分支——低温物理学。
结束语
氦,这个奇妙的物质,一直在引起科学家们的注意。科学家们继续研究氦,通过科学实验,不断地为氦写下一页又一页新的历史。
物理学家不仅仅得到了液态氦,还得到了固态氦,他们正在向绝对零度进军(物理学把零下273。16摄氏度叫做绝对零度。这个温度标叫做绝对温标,用K表示。OK就是…273。16℃,而273。16K就是0℃)。从理论上讲,绝对零度是达不到的,但是可以不断接近它。液态氢的沸点是绝对温标20。2度,液态氦的沸点是绝对温标4。2度。在绝对温标2。19度的时候,氦Ⅰ变为氦Ⅱ。1935年,利用“绝热去磁”法,使液态氦冷到绝对温标0。0034度;1957年,达到绝对温标0。00002度;目前已达到跟绝对零度只相差0。000001度了。
天文学家也继续研究着太阳元素。太阳上的氢“燃烧”变成了氦,以后的命运又如何呢?他们发现宇宙间有一些比太阳更炽热的恒星,中心温度达到几亿度。在这些恒星的核心,氢原子核已经都变
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