卡塔尔这么热,花式降温法了解⼀下?

作者: 乐⼦超⼈

来源: 中科院物理所

发布日期: 2022-11-27 11:30:16

本文介绍了卡塔尔世界杯期间的高温问题以及人类历史上各种降温方法的发展,包括冰块的使用、液态分离空气法、液氮和液氦的应用,以及追求绝对零度的各种技术。

这次世界杯来得⽐往年更晚⼀些,⽆他,卡塔尔实在太热了,哪怕已经从夏天改到了冬天,当地⽓温依然让⼈惊呼这不是夏天吗?从球场结构到空调安装,为了给球员们提供舒适的环境,卡塔尔在降温上也是花了⼤功夫。3D打印的海湾球场说到降温,⼩编那可就不困了。今天⼩编就带⼤家看⼀看,为了得到低温,⼈们都想出了哪些⽅法。

01 冰块冰块,还是冰块。在那个还没有那么多科技与狠活⼉的年代,⼈们想要降温就只能依靠⼤⾃然的馈赠——冰块。利⽤冰块降温,主要问题还是如何在炎炎夏⽇获得冰块。对此,古代⼈⺠有两种⽅法来解决:藏冰法与硝⽯制冰法。

02 迈向低温。在相当⻓的⼀段时间内,冰块在⼈类制冷领域⼀枝独秀,此时的低温也不过是0℃。直到近代液态分离空⽓法的发现,⼈们在制冷⽅法上有了更多的选择,温度也终于达到了摄⽒零下的领域。此后制冷的发展有了两个⽅向:⼀个是在零上温度⾄零下⼏摄⽒度之间的制冷⽅式的优化,例如⽤于空调与冰箱;另⼀个则是不断追求更低的温度,研究物质低温下的性质。

03 ⽬标:绝对零度。热⼒学第三定律告诉我们:绝对零度是⽆法实现的。那能否去逼近这⼀温度呢?我们之前讲过利⽤液态⽓体相变制冷的⽅法,在温度降⾄0.6K时,所有其它材料都是以固体的形式存在,⽆法得到更低的温度。氦是⼀种特殊的材料,其⽆法在常压下转变为固体,所以可以利⽤液氦做相变制冷达到更低的温度,但实际操作所达到的下限也只是0.4K,距离0仍有着⼀段距离。

04 低温技术⼀直发展,不曾停下。为什么不断地去研究低温、想办法逼近绝对零度?⾃然是因为低温有好东⻄。⼀⽅⾯,很多物态只有在低于转变温度时才会展现。⽐如之前⽂中提到氦是唯⼀⽆法在常压下转变为固体的⽓体,氦在温度⼩于2.18K时会出现超流的新奇物性。⽐如超导,材料在低于⼀定温度时电阻会突然消失,进⼊超导态。

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