Что холоднее жидкого азота
Ученые получили самое холодное вещество в мире
В лабораториях Стенфордского университета (США) ученым удалось получить самый холодный материал на Земле. Благодаря инновационному методу охлаждения исследователи превзошли предыдущий рекорд примерно в десять раз. Результаты работы опубликованы в журнале Physical Review Letters.
Известно, что температура вещества зависит от того, насколько быстро двигаются его элементы по отношению друг к другу. Квантовый физик Марк Касевич (Mark Kasevich) и члены его исследовательской команды начинали экспериментировать с холодным газом, состоящим примерно из 100 тыс. плотно соотнесенных атомов рубидия. В ходе лабораторных опытов поначалу атомы газа очень быстро теряли плотность, расходясь во все стороны в течение нескольких секунд, поскольку скорость их движения была неодинаковой. Некоторые атомы двигались быстрее, чем другие.
Затем физики попробовали облучать вещество специальным лазером, подавляющим движение частиц. Ученые заметили, что в результате чем быстрее атом двигался изначально, тем более сильное замедление он испытывал. Атомы, согласно наблюдениям исследователей, быстро теряли активность движения, что, в свою очередь, способствовало понижению температуры вещества. Газ под воздействием лазера охладился практически до абсолютного нуля (–273,15 °C).
Газ с ультранизкой температурой может быть использован для создания нового поколения интерферометров — приборов для измерения уровня гравитации, которые используются, в частности, в квантовой физике. Исследователи не собираются останавливаться на достигнутом. Марк Касевич надеется усовершенствовать метод и охладить газ в будущем до нескольких квадриллионов Кельвина.
В естественных условиях рубидий представляет собой мягкий щелочной металл серебристого цвета, спутник калия. В чистом виде в природе практически не встречается. В 2009 году ученым удалось получить газообразный рубидий, который представляет собой сверхтекучее твердое тело, с виду напоминающее кристалл. Искусственно получаемый газообразный рубидий удобен тем, что позволяет регулировать значение многих параметров, таких как плотность вещества, вид атомной решетки, интенсивность взаимодействия атомов и др. Это делает его замечательным опытным материалом.
Ранее портал Научная Россия писал о схожем эксперименте, проведенном в Новой Зеландии, когда ученым удалось при помощи лазера расщепить облака ультрахолодных атомов.
Самое холодное вещество в природе. Что это и для чего используется?
Сперва можно подумать, что самые холодные объекты на Земле находятся где-то на Северном полюсе или на вершинах гор. Все гораздо проще: самые холодные вещества создаются в лабораториях.
Обычно, если нам нужно что-то остудить, мы оставляем это на время в холодильнике. Для научных экспериментов недостаточно даже температуры космоса, поэтому используются специальные лазеры, позволяющие замедлить частицы вещества. Ведь, как мы помним со школы, температура определяется скоростью движения атомов.
Этот метод был разработан в 80-х годах, и в 1997 году за него Нобелевскую премию получили Стивен Чу, Уильям Филипс (США) и Клод Коэн-Таннуджи (Франция). С тех пор эта технология была улучшена для еще большего понижения температуры.
С помощью этого метода можно создавать высокочувствительные устройства для обнаружения нефти и других полезных ископаемых. Дело в том, что холодные атомы из-за их небольшой энергии становятся очень чувствительными к колебаниям в окружающей среде. Также с их помощью можно создавать высокоточные атомные часы, которые используются в глобальных спутниках позиционирования. Не стоит забывать и о том, что холодные атомы позволяют лучше понять границы физики: за счет все той же чувствительности они могут применяться для обнаружения гравитационных волн в будущих космических детекторах и при изучении атомных и субатомных явлений.
Так, замедление атомов уже позволило ученым изучить состояние вещества, называемое бозе-эйнштейновским конденсатом, при которым атомы охлаждаются почти до абсолютного нуля и переходят в новое агрегатное состояние.
Все о криогенных жидкостях: характеристики, свойства и применение
Это всё о Криогении.
Главная страница / Блог / Все о криогенных жидкостях: характеристики, свойства и применение
Все о криогенных жидкостях: характеристики, свойства и применение
Хотя все в криогенной технике вращается вокруг криогенных жидкостей, мы еще не останавливались подробно на их характеристиках, качествах и применении в наших блогах.
В этом блоге мы сосредоточимся на семи широко используемых криогенных жидкостях. Мы расскажем об их уникальных характеристиках и обсудим некоторые из наших недавних проектов, в которых различные жидкости занимали центральное место.
Криогенная жидкость 1: Жидкий азот
Применение жидкого азота очень обширно. Эта криогенная жидкость используется для усадки компонентов в автомобильной промышленности, тестирования или инертизации изделий в электронной промышленности, охлаждения продуктов питания в пищевой промышленности и сохранения лекарств или биологических материалов в фармацевтической и медицинской промышленности. Криоконсервация является хорошо известным примером этой технологии.
Компания Demaco имеет богатый опыт в разработке лучших криогенных систем для жидкого азота. Наши линии передачи с вакуумной изоляцией, продукты, повышающие качество, и криогенные установки широко используются для транспортировки и обработки жидкого азота. Наши устройства подходят для поддержания идеальной температуры криогенных жидкостей.
Крупномасштабный азотный проект, в котором компания Demaco сыграла центральную роль, — это инновационный центр FrieslandCampina в Вагенингене. Компания FrieslandCampina использует жидкий азот для проведения различных испытаний и разработки продукции на предприятии; компания Demaco была выбрана для разработки полной сети трубопроводов с вакуумной изоляцией для подачи жидкого азота. Хорошая задача для наших криогенных инженеров, в которой мы смогли эффективно использовать наш опыт в области криогенных азотных систем.
Криогенная жидкость 2: Жидкий кислород
Наконец, кислород также используется в больших количествах в сталелитейной промышленности, где этот газ применяется для удаления остатков углерода из горячего металла. Поскольку производителям стали необходима постоянная подача кислорода, поставщики газа часто строят воздухоразделительные установки на территории производителя.
Компания Demaco поставляет криогенные кислородные системы для различных отраслей промышленности. Например, наши вакуумные изолированные линии передачи обеспечивают безопасную транспортировку кислорода от резервуара для хранения к месту применения или от установки разделения воздуха к сталелитейному заводу. Как и в случае с другими криогенными жидкостями, оптимальная изоляция предотвращает потери кислорода.
Криогенная жидкость 3: Жидкий аргон
Применение газообразного аргона чрезвычайно разнообразно. Например, этот газ используется для заполнения ламп или защиты сварочной ванны при сварке MIG/MAG. Аргон также обладает изоляционным эффектом и используется, в частности, в стеклопакетах.
Компания Demaco поставляет трубопроводы и продукты, необходимые для безопасного хранения и транспортировки аргона. Мы разрабатываем комплексные индивидуальные проекты и используем вакуумные технологии и вспомогательные продукты для идеального сохранения качества и жидкой формы аргона.
Криогенная жидкость 4: Жидкий диоксид углерода (CO2)
Несмотря на то, что жидкий диоксид углерода является относительно теплой криогенной жидкостью, для переработки жидкого газа по-прежнему требуются высококачественные продукты и системы. Жидкий углекислый газ также испаряется в при нагревании, поэтому хорошая изоляция необходима.
Компания Demaco поставляет вакуумные изолированные линии передачи и дополнительные продукты и услуги для безопасной и эффективной транспортировки, хранения и использования углекислого газа. Наши клиенты представляют различные отрасли промышленности, и наша продукция идеально сконструирована для того, чтобы качество углекислого газа было как можно выше.
Криогенная жидкость 5: Водород
В последние годы интерес к жидкому водороду значительно возрос. Для таких отраслей, как транспортная, морская, промышленная и космическая, крупномасштабное производство жидкого водорода может, по сути, представлять собой значительное улучшение с точки зрения устойчивости.
Компания Demaco предлагает решения «под ключ» для водородных проектов по всему миру. Примерами решений, которые мы предлагаем нашим клиентам в водородной промышленности, являются заправочные станции и погрузочные доки для грузовиков, а также погрузочные манипуляторы с вакуумной изоляцией для судов, линии передачи с вакуумной изоляцией, криостаты, распределительные дьюары с вакуумной изоляцией, водородные очистители и малогабаритные установки для сжижения водорода.
Криогенная жидкость 6: Гелий
Гелий — это бесцветный, не имеющий запаха и инертный газ, используемый в основном в научных исследованиях и космической промышленности. Например, жидкий гелий играет важную роль в ускорителях частиц, которые создаются и поддерживаются в сверхпроводящем состоянии с помощью этой криогенной жидкости.
Несколько лет назад Демако участвовал в масштабном проекте ЦЕРН (Европейской организации ядерных исследований). ЦЕРН разработал ускоритель частиц, с помощью которого частицы в подземном туннеле длиной 26 км сталкивались друг с другом. Сверхпроводящие магниты ускоряли частицы, а для создания и поддержания сверхпроводящих магнитов использовался гелий.
Компания Demaco обеспечила доставку жидкого гелия в подземный туннель и распределение криогенной жидкости по различным магнитам. Сложнейший проект включал в себя закрытые гелиевые системы и более 3 км многочисленных линий передачи с вакуумной изоляцией.
Кроме того, в недавнем проекте ASuMED основную роль играл гелий. Целью данного проекта была разработка новой техники для создания компактного, легкого и сверхпроводящего авиационного двигателя. Для получения дополнительной информации о проекте ASuMED, пожалуйста, ознакомьтесь с нашим недавним блогом о криогенных двигателях.
Криогенная жидкость 7: СПГ
Помимо морской промышленности, сектор автомобильного транспорта также проявляет все больший интерес к СПГ в качестве топлива. Большинство заводов СПГ расположены вблизи портов, но и внутри страны можно найти различные станции заправки грузовиков СПГ.
Примером крупномасштабного СПГ-проекта, в который компания Demaco внесла значительный вклад, является бункеровочная установка для паромов компании Fjordline в норвежском порту Рисавика. В рамках этого проекта компания Demaco поставила не менее 750 метров вакуумных изолированных линий передачи СПГ диаметром от 6″ до 8″.
Хотите узнать больше?
У вас есть вопросы о применении криогенных жидкостей или об услугах и продукции компании Demaco? Не стесняйтесь обращаться к нам или просматривайте наш сайт, чтобы ознакомиться с нашей продукцией и проектами для получения дополнительной информации.
5 научных открытий, которые поражают своим холодом
Наука, без сомнения, является одной из самых интересных вещей во Вселенной. И она не перестаёт поражать нас каждый день. Мы раскрыли многие тайны мира, которые ранее приписывали мифическим существам, и, возможно, недалёк тот день, когда ответы почти на все вопросы будут известны. Впрочем, сам факт их раскрытия не убережет нас от мракобесия и глупости. Но у каждого есть доступ к плодам учёных, которые помогают сделать человека лучше. BroDude внимательно следит за новыми или интересными научными открытиями и не перестанет рассказывать о том, что может тебя удивить. На этот раз подборка включает в себя действительно удивительные открытия.
1. Абсолютный ноль
Температура – это энергия, связанная с движением частиц, а абсолютный ноль – это тот момент, когда частицы останавливаются. Это не просто конец шкалы температур, это её отсутствие. Температура лишается возможности передачи тепловой энергии.
Абсолютный ноль – это не просто цифра на термометре, это граница существования, за которой ничего нет. Это минимальный предел температуры, которую может иметь физическое тело во Вселенной. Мы нашли это значение гораздо раньше, чем изобрели холодильники. А теперь, благодаря кропотливому изучению этого вопроса, у тебя есть лёд в твоём коктейле.
2. Мы увидели, как Вселенная испускает свой первый свет
Учёные не просто так говорят о том, что происходило миллиарды лет назад. Чего стоит только факт того, что мы в состоянии увидеть первый свет, испускаемый нашей Вселенной.
Существование реликтового излучения было предсказано ещё Гамовым в рамках теории Большого взрыва. А термин ввёл наш астрофизик И.С. Шкловский. По сути, реликтовое излучение – это микроволновое фоновое излучение, которое существовало уже в первые 400 000 тысяч лет Вселенной (очень мизерный срок, если говорить о космосе).
Более 13 миллиардов лет назад Вселенная расширялась достаточно настолько, чтобы можно было увидеть свет. И этот свет по-прежнему есть, и мы можем увидеть его. Мы будто смотрим на детские фотографии нашего космического дома. И этот свет нам о многом говорит, потому что Вселенная тогда была иной. И реликтовый свет имеет лишь 3 градуса выше абсолютного нуля, когда изначально он имел температуру в 3000 градусов по Цельсию.
3. Мы нашли самый холодный естественный объект во Вселенной
Вселенная, словно бесконечный магазин игрушек, – никогда не знаешь, что ожидает тебя в следующем отделе. Но поиск конкретных объектов походит на поиск иголки в стоге сена при допущении, что этот стог сена размером с звезду. Несмотря на трудности, людям всё-таки удаётся найти что-то уникальное в наблюдаемой Вселенной.
4. Космическая обсерватория Планка
Она, кстати говоря, тоже холодная, ведь без охлаждения этой космической обсерватории, которая размещена, соответственно, в космосе, невозможно будет получить оригинальные фотоны от реликтового излучения.
Система охлаждения Планка является шедевром техники низких температур. И она прекрасно работает в течение многих лет, обеспечивая нас наиболее точными измерениями космологических данных. Её работа не просто дала нам представление о ранней Вселенной, она дала нам карту этой самой Вселенной. В период с 2009 по 2010 года астрономический спутник Европейского космического агентства успешно закончил свою основную работу, а дополнительная миссия завершилась уже в октябре 2013 года.
В общем, это устройство уже на пенсии, так что не будет лишним вспомнить его заслуги:
– мы узнали, что мир состоит на 4,9% из обычного вещества, на 26,8% из тёмной материи и на 68,3% из тёмной энергии;
– мы узнали, что с момента большого взрыва прошло 13,80 млрд лет;
– существуют три типа нейтрино: электронное, мюонное и тау-нейтрино;
– было подтверждено отличие спектра первоначальных возмущений материй от однородного.
5. Cамое холодное вещество
Вселенной удалось создать туманность, которая всего лишь на одну степень выше абсолютного нуля. Таким образом, Туманность Бумеранг является самым холодным объектом в наблюдаемой Вселенной. Но человек использовал пару тонн брутальной науки, чтобы обойти Вселенную и в этом, создав такую штуку, как конденсат Бозе-Эйнштейна.
Что это такое? Это агрегатное состояние вещества, основу которого составляют бозоны, охлажденные до температур, близких к абсолютному нулю (меньше миллионной доли градуса выше абсолютного нуля). За создание этого конденсата учёным присудили Нобелевскую премию по физике. Это был 2001 год.
Результаты, кстати говоря, были получены благодаря сотрудникам Лаборатории холодного атома на прототипе установки, которая предназначена для работы на международной космической станции в 2016 году.
С практической точки зрения данные исследования помогут создать более чувствительные квантовые детекторы, а также сверхточные атомные часы, которые могли бы стать новым стандартом измерения времени.
Разница между Сухим льдом и Жидким азотом
Основное различие между Сухим льдом и Жидким азотом заключается в том, что Сухой лед представляет собой твердую форму углекислого газа, тогда как Жидкий азот представляет собой элементарный азот в жидком состоянии.
Сухой лед, обычно, применяется в качестве охлаждающего агента. Он имеет свойство переходить из твёрдого состояния сразу в газообразное. С другой стороны, Жидкий азот находится в жидком состоянии даже при крайне низких температурах. При кипении он испаряется.
Содержание
Что такое Сухой лед?
Сухой лед является твердой формой углекислого газа. Для использования э та форма льда более удобна, чем лед, образующийся из воды, так как сухой лед имеет очень низкую температуру и не оставляет после себя следов. Применяется сухой лёд как правило для транспортировки продуктов в холодильниках.
Это соединение бесцветное и является невоспламеняющимся. Кроме того, он имеет кислый запах. При растворении в воде, он понижает pH раствора, формируя углекислоту.
Что такое Жидкий азот?
Молекулы азота, состоят из двух атомов азота, связанных друг с другом через ковалентные химические связи.
Химическая структура Азота
Х ранить жидкий азот необходимо в специальных контейнерах, которые могут контролировать повышение давления внутри него.
В чем разница между Сухим льдом и Жидким азотом?
Заключение — Сухой лед против Жидкого азота
Сухой лед и Жидкий азот применяются в качестве охлаждающих агентов. Разница между Сухим льдом и Жидким азотом заключается в том, что Сухой лед представляет собой твердую форму углекислого газа, тогда как Жидкий азот представляет собой элементарный азот в жидком состоянии.
Вам также может понравиться
Разница между Этанолом и Пропанолом
Основное различие между этанолом и пропанолом это то, что Этанол содержит два атома углерода в молекуле, тогда как Пропанол содержит 3 атома […]
Разница между общей щелочностью и pH
Основное различие между Общей щелочностью и рН (от латинского potentia hydrogeni — сила, вес водорода) является то, что Общая щелочность это общая […]
Разница между хлором и диоксидом хлора
Основное различие между хлором и диоксидом хлора состоит в том, что степень окисления атома хлора в жидком или газообразном хлоре равна нулю, […]
Разница между Гомогенным и Гетерогенным равновесием
Ключевое различие между Гомогенным и Гетерогенным равновесием состоит в том, что в Гомогенном равновесии реагенты и продукты реакции находятся в одной фазе […]