5910202256

M. Chorowski

dławił tlen, wykorzystując efekt Joule-Thomsona, polegający na przepływie gazu przez przewężenie ze spadkiem ciśnienia, ale bez wzrostu prędkości gazu. W obu metodach sprężony do 20 MPa tlen byl wstępnie oziębiany do około 173 K poprzez wymianę ciepła z alkoholem wrzącym pod obniżonym ciśnieniem. Osiągnięcie obu uczonych nie było tożsame ze skropleniem tlenu, gdyż ani Cailletetowi ani Pictetowi nie udało się w pełni wyodrębnić fazy ciekłej, wyraźnie wypełniającej naczynie i charakteryzującej się meniskiem, co było ustanowionym przez Akademię Francuską kryterium skroplenia gazu.

Pierwszeństwo pełnego skroplenia powietrza i jego składników przypadło w 1883 roku polskim uczonym: Karolowi Olszewskiemu i Zygmuntowi Wróblewskiemu, pracującym wówczas w Krakowie. Uczeni ci po raz pierwszy zastosowali metodę kaskadową polegającą na obniżeniu temperatur}' gazu poniżej temperatury jego punktu kryty cznego, skropleniu go pod podwyższonym ciśnieniem, a następnie odparowaniu pod ciśnieniem atmosferycznym lub niższym. Parujący gaz ochładzał następnie inny czynnik, o niższej temperaturze wrzenia, do temperatury poniżej jego punktu krytycznego. Wróblewski z Olszewskim użyli do przechlodzenia sprężonego powietrza etylenu wrzącego pod obniżonym ciśnieniem i uzyskali skroplone powietrze (78,8 K), a następnie w ten sam sposób tlen (90,2 K) i azot (77,4 K). Było to pierwsze pełne skroplenie gazów należących do grupy gazów trwałych. Pełne, gdyż Polacy nie tylko zaobserwowali ulotną mgłę, ale uzyskali ciecze kriogeniczne w ilościach wystarczających na obserwację menisku oraz wyznaczenie podstawowych stałych fizycznych skroplonych gazów. Rekord zimna ustanowiony przez polskich badacz}' wyniósł około 55 K i został osiągnięty przez odparowanie tlenu pod obniżonym ciśnieniem.

W roku 1898 James Dewar uzyskał skroplony wodór (20,3 K) w procesie izental-powego dławienia sprężonego wodoru oziębionego do temperatury ciekłego powietrza. Aparat Dewara wykorzystywał rekuperacyjny wymiennik ciepła oraz naczynie o podwójnych ściankach, spomiędzy których usunięto powietrze. To właśnie wynalazek nowego typu izolacji próżniowej pozwolił Dewarowi na wyodrębnienie fazy ciekłej wodoru i ustanowienie nowego rekordu zimna. Naczynia Dewara znajdują się dzisiaj w każdym laboratorium niskotemperaturowym oraz są w masowym użyciu w postaci popularnych termosów.

Ostatni z grupy gazów trwałych - hel, o normalnej temperaturze wrzenia równej 4,2 K, został skroplony przez holenderskiego badacza Heike Kamerlingh Onnesa w Lejdzie w 1908 roku. Kamerlingh Onnes zastosował proces izentalpowego dławienia po uprzednim ochłodzeniu sprężonego helu do temperatur}' ciekłego wodoru. Dysponując ciekłym helem Kamerlingh Onnes zaczął badania właściwości materiałów w niskich temperaturach i w roku 1911 stwierdził nadprzewodnictwo w rtęci. Intuicyjnie przewidział, że możliwe będzie wytwarzanie wysokopolowych magnesów właśnie z nadprzewodników. Dzięki obniżeniu ciśnienia nad lustrem wrzącego helu, Onnes uzy skał temperaturę 1,72 K w roku 1908, a następnie w roku 1922 pokonał