|
Иллюстрация к статье на тему "Газы сжиженные и в критическом состоянии". Статьи для написания рефератов, курсовых работ, научные статьи, биографии, очерки, аннотации, описания.
Газы сжиженные и в критическом состоянии - — Во времена Лавуазье (см. это имя) переход Газы сжиженные и в критическом состоянии в жидкое и твердое состояние казался весьма вероятным, так как при химических реакциях часто совершается подобная перемена физического состояния ("Oeuvres de Lavoisier", т. II — 804). В начале XIX столетия уже было сделано несколько попыток сгущения газов. Фарадей полагает, что, напр., Нортмор еще в 1805 г. имел под руками хлор в жидком виде. Но чтобы решить вопрос, нужно было овладеть явлением сгущения газов и получить если не все, то, по крайней мере, большинство газов в жидком или твердом виде. Это выполнил Фарадей; он в 1823 и 1846 гг. сгустил известные тогда газы, кроме кислорода, водорода, азота, окиси углерода, окиси азота и болотного газа. Неудачу сгустить кислород и упомянутые газы Фарадей уже приписал тому, что не мог располагать достаточно низкой температурой. После Фарадея интерес к сжижению Газы сжиженные и в критическом состоянии все возрастал ввиду постоянного прибавления новых фактов, относящихся к теории газов, паров и жидкостей. Наттерер в пятидесятых годах, превзойдя большие трудности, осуществил опыты для изучения сжимаемости газов, доводя давление до 3000 атмосфер. Из этих опытов выяснилось, что при больших давлениях газы становятся все менее и менее сжимаемы. Так, при давлении в 2700 атмосфер воздух сжимается всего в 800, а водород в 1000 раз, не показывая при этом ни малейшего признака сжижения. С этого времени явилось сомнение в возможности сжижения кислорода, водорода, азота и проч., которые с тех пор и получили название постоянных газов. Здесь необходимо коснуться так назыв., критического состояния тел и критической температуры, потому что они, как увидим, имеют прямое отношение к вопросу о сжижении газов. Каньяр де Латур еще в 1822 г., нагревая эфир в запаянной стеклянной трубке, заметил, что при 190°С жидкость эта сразу обращается в пар, т. е. показал, что пар может иметь плотность, равную плотности жидкости. Тилорье заметил, что расширение жидкой углекислоты от 0° до 34° в четыре раза превосходит расширение воздуха. Работы Дриона, Менделеева и Гирна показали, что вообще у жидкостей, нагретых выше температур их кипения, находящихся под большими давлениями, коэффициент расширения сильно возрастает с температурой, достигает и даже превосходит коэффициент расширения воздуха. Так, напр., эфир при 133° расширяется как воздух, а при 190° в 1 1 /2 раза сильнее. Менделеев в 1861 г., исходя из закона уменьшения силы сцепления жидкостей при повышении температуры, пришел к следующему выводу: для всех жидкостей существует своя определенная температура, при которой сцепление частиц исчезает. А раз нет сцепления, нет и теплоты испарения, которая затрачивается на преодоление силы сцепления. Достигнув такой температуры, имеем уже не жидкость, а газ. Эту температуру, при которой из жидкости получается газ, не переходящий в жидкость при одном только увеличении давления, Менделеев назвал температурой абсолютного кипения. В 1869 г. Эндрьюс, изучая сжимаемость углекислоты при повышении температуры, нашел, что выше некоторой температуры (30°,92), которую он назвал критической, углекислота не сжижается ни при каких давлениях. Очевидно, что критическая температура тождественна с температурой абсолютного кипения и, следовательно, обладает и ее свойствами. Эти новые понятия сильно повлияли на представления о сжижении Газы сжиженные и в критическом состоянии До них считалось за несомненное, что тело, кроме твердого и жидкого состояния, может быть только в виде пара, насыщающего и не насыщающего пространство. Во втором случае, как известно, пары следуют законам газов. Поэтому и обратно, всякий газ считается паром, не насыщающим пространство, а потому для обращения его в насыщенное состояние и в жидкость считалось всегда достаточным одного увеличения давления. Опыты Наттерера и открытие нового состояния, в котором находятся тела при температурах, высших температуры абсолютного кипения, прямо указали на то, что так называемые постоянные газы не были сгущены только потому, что имеют сравнительно с другими газами более низкую температуру абсолютного кипения [ Это высказано было мною в Анналах Поггендорфа, в 1870 году (т. 141, стр. 623), т. е. за 7 лет до опытов сжижения так называемых постоянных газов. — Д. Менделеев. ]. Чтобы выполнить сжижение постоянных газов, оставалось определить для них, хотя бы приблизительно, эту температуру, а также иметь понятие о тех упругостях, которые будут иметь при разных температурах эти газы, будучи в состоянии насыщенных паров. В 1877 г. Кальете в Париже и Пикте в Женеве и выполнили эту задачу двумя различными методами. Врублевский и Ольшевский в 1884 г., получив в жидком виде кислород, азот и окись углерода, дали точные величины для их критической температуры. Наконец Дьюар, значительно улучшив устройство приборов, сделал эти опыты доступными для демонстрации на лекциях и для всестороннего изучения свойств жидких газов. В настоящее время не изучен в жидком виде один только водород, хотя наблюдают явления, указывающая на его сжижение в течение крайне непродолжительного промежутка времени. Причина трудности лежит в весьма низкой критической температуре водорода. Ниже мы увидим, каким образом удалось, хотя и приближенно, определить критическую температуру водорода.
|