奇妙的超低温世界

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  在超低温世界里,橡皮会失去弹性;猪肉会发出灼灼的黄光;韧性本来很好的钢,会变得像陶瓷那样脆;当温度降到-190 ℃,空气将变成浅蓝色液体;在绝对零度附近,氧气会变成白色的砂粒,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,对于如何利用“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分钟再将牛奶加到咖啡中呢?还是将牛奶加到咖啡中再等5分钟? 或许你会说,这难道有区别吗,两种做法看起来并没有什么不同。但事实上,第一种方法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温差越大,冷却的速度就越快。”因此,先加入牛奶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
  在我国北方地区,冬季气温可能会低至-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-93.2 ℃,因此南极又被称为世界寒极。在月球背着太阳的阴面,最低温度竟然低到-180 ℃左右。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 ℃以下。科学家们根据大量的实验推测,在宇宙的深处温度可以达到更低,可低至-270 ℃左右。
  对于寒冷是否有尽头这一问题,科学家们的回答是肯定的。温度低到多少度才是尽头呢?这就是绝对零度,即-273.16 ℃。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,物体内物质的大量分子做无规则热运动的速度就越小。当温度低到-273.16 ℃时,分子热运动速度将为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。
  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,给人魔幻般的感觉。温度越低,其魔力越大,魔法越神奇。
  当温度降到-190 ℃左右时,透明的空气会变成浅蓝色液体,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,像一个荧光蛋。倘若把鲜艳的花朵放进液态空气里,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,重敲它则会破碎。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超低温液体空气中,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,仿佛是水晶玻璃制成的精美的工艺品。再将这玻璃金鱼放回鱼缸中,过了一段时间,金鱼竟然又活了。如果把水银温度计插进液态空气里,水银柱立即会冻得像钢铁一样坚硬,可以像钉子一样钉进木板里面去。 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,简直就像一根钢丝弹簧一样坚硬且富有弹性。 这些现象是不是很神奇,很不可思议呢?
  在绝对零度附近,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-270.9 ℃时,氦开始出现了绝无仅有的奇妙现象——超流动性,它竟会变成一种能爬善攀的液体。如果你把一个小杯放在大杯中,小杯里盛着液态氦,当温度降低到-270.9 ℃以下时,小杯里的液态氦会自动沿着杯壁“爬”出去,流到大杯中,直到大、小杯里的液面相平为止!
  神奇的低温技术
  在超低温条件下,许多金属的性质都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,敲一下它就会粉身碎骨。至于锡,用不着碰它,就会变成一堆粉末,这种现象被称为金属的冷脆现象。它可以造福人类。比如,当战场上布满了地雷时,虽然探雷器可以找到它,但是排雷却是很危险的。若将液态空气撒到这些地方,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,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。现在设计出的低温清污法,从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,之前的金鱼冻僵又复活的实验,极其生动地证明了这一点。目前,科学家正在加紧探索这其中的奥秘,以便寻找一种可以延长人类寿命的新途径!
  编辑/姜雯
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