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福清氦氣是如果被液化的？
來源：seouer.cn 發布時間：2020年07月21日
福清氦氣液化的基礎：
3.3 工業(ye)技(ji)術(shu)的(de)(de)進(jin)步(bu)在(zai)科學上的(de)(de)所(suo)有進(jin)展都(dou)離不開當(dang)時工業(ye)技(ji)術(shu)的(de)(de)支撐。在(zai)19世(shi)(shi)紀末和20世(shi)(shi)紀初那(nei)段時期工業(ye)和技(ji)術(shu)已經為(wei)科學的(de)(de)發明和發現奠(dian)定了(le)物質(zhi)和技(ji)術(shu)的(de)(de)基(ji)礎。氧氣(qi)和空氣(qi)的(de)(de)液(ye)化、空氣(qi)低(di)溫分(fen)離、小型(xing)液(ye)空裝置等不斷面世(shi)(shi)（見圖5），這(zhe)不但為(wei)氦液(ye)化提供(gong)了(le)預冷源，更(geng)重(zhong)要(yao)的(de)(de)是為(wei)氦液(ye)化提供(gong)了(le)相應(ying)的(de)(de)實(shi)驗設(she)備。氦氣(qi)當(dang)時是通過加熱(re)獨居石(shi)（磷(lin)(lin)鈰鑭(lan)礦石(shi)）的(de)(de)方法獲(huo)得的(de)(de)，每(mei)克磷(lin)(lin)鈰鑭(lan)礦石(shi)中大約含1cm3-2cm3的(de)(de)氦氣(qi)。卡墨(mo)林(lin)-翁納斯做(zuo)實(shi)驗時液(ye)化系統共用了(le)200L（常溫、常壓下）的(de)(de)氦氣(qi)。
4、卡(ka)墨林-翁納斯的貢獻
4.1 理(li)論儲備1882年(nian)卡(ka)墨林-翁納斯被任命為萊登大學物(wu)理(li)系實驗物(wu)理(li)的(de)主任并開始(shi)籌建低溫物(wu)理(li)實驗室，他在與范德瓦爾斯合作進行氣體和液體性質(zhi)的(de)系統研究中獲(huo)得了靈感，領(ling)會了物(wu)質(zhi)氣態和液態的(de)本質(zhi)聯(lian)系。
4.2 杰出的(de)(de)科(ke)(ke)技組織者卡墨林-翁納斯不但是一位杰出的(de)(de)科(ke)(ke)學家、也(ye)是有開拓眼(yan)光(guang)的(de)(de)科(ke)(ke)學技術的(de)(de)管理者，他采取開發政策，1885年在心的(de)(de)雜志（萊(lai)登大(da)學物(wu)理實(shi)驗(yan)室通訊）上詳細地公(gong)布實(shi)驗(yan)室全部(bu)結果、所有實(shi)驗(yan)裝置的(de)(de)細節和(he)技術的(de)(de)進展，歡迎(ying)世界各國(guo)的(de)(de)人(ren)士(shi)來訪、學習交流和(he)討論。這樣他建(jian)立了(le)(le)廣泛(fan)的(de)(de)學術聯系(xi)，獲(huo)得了(le)(le)大(da)量的(de)(de)信息。
4.3 產(chan)學研(yan)結合(he)卡墨林-翁納斯是(shi)把研(yan)究-教育-產(chan)業三(san)者之(zhi)間建立互(hu)動的(de)(de)先行者。1890年他(ta)建立了(le)萊(lai)登儀器(qi)工(gong)(gong)學校，對學員進行儀表制造和(he)(he)玻(bo)璃裝置燒制的(de)(de)培訓，完成學業后有(you)的(de)(de)在他(ta)的(de)(de)實驗室作(zuo)技工(gong)(gong)，有(you)的(de)(de)自立組建公司，為四(si)言詩提(ti)供了(le)所需的(de)(de)各(ge)種設備(bei)和(he)(he)玻(bo)璃容器(qi)。
4.4 建立(li)設備卡(ka)(ka)(ka)墨(mo)林-翁(weng)納(na)斯(si)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)實驗室為了(le)滿足(zu)低(di)溫(wen)(wen)(wen)研(yan)究(jiu)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)需要，1892年(nian)建造(zao)了(le)每(mei)小(xiao)時14L的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)空(kong)氣(qi)(qi)(qi)液(ye)(ye)(ye)化(hua)裝(zhuang)置，在(zai)1906年(nian)具有了(le)每(mei)小(xiao)時液(ye)(ye)(ye)化(hua)4L的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)氫氣(qi)(qi)(qi)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)能力(li)，并用減壓(ya)液(ye)(ye)(ye)氫的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)方法(fa)獲得(de)(de)了(le)14K的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)低(di)溫(wen)(wen)(wen)，為液(ye)(ye)(ye)化(hua)氦(hai)(hai)打(da)下(xia)了(le)堅實的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)基礎(chu)。卡(ka)(ka)(ka)墨(mo)林-翁(weng)納(na)斯(si)在(zai)液(ye)(ye)(ye)化(hua)氦(hai)(hai)氣(qi)(qi)(qi)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)競爭中(zhong)脫穎(ying)而出(chu)，后來居上在(zai)1908年(nian)7月10日獲得(de)(de)了(le)世界上1滴(di)液(ye)(ye)(ye)氦(hai)(hai)，連同1911年(nian)他一個(ge)(ge)發現汞的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)超(chao)導電(dian)性，卡(ka)(ka)(ka)墨(mo)林-翁(weng)納(na)斯(si)開創了(le)液(ye)(ye)(ye)氦(hai)(hai)溫(wen)(wen)(wen)區和(he)超(chao)導的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)新(xin)領域。萊登實驗室的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)一臺氦(hai)(hai)液(ye)(ye)(ye)化(hua)器(qi)，這(zhe)是簡單的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)高(gao)(gao)壓(ya)節流(liu)制冷循環。C是壓(ya)縮(suo)機，1、2、3分(fen)別是3個(ge)(ge)不同溫(wen)(wen)(wen)度(du)級的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)逆(ni)流(liu)式(shi)熱(re)交(jiao)換(huan)(huan)器(qi)。高(gao)(gao)壓(ya)氦(hai)(hai)氣(qi)(qi)(qi)經(jing)過熱(re)交(jiao)換(huan)(huan)器(qi)1降溫(wen)(wen)(wen)后再(zai)被減壓(ya)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)液(ye)(ye)(ye)氫冷卻(que)，然(ran)后在(zai)熱(re)交(jiao)換(huan)(huan)器(qi)2中(zhong)繼續降溫(wen)(wen)(wen)后再(zai)被減壓(ya)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)液(ye)(ye)(ye)氫冷卻(que)，再(zai)在(zai)熱(re)交(jiao)換(huan)(huan)器(qi)3中(zhong)進(jin)一步降溫(wen)(wen)(wen)，經(jing)過節流(liu)閥完成等焓膨脹，進(jin)入(ru)氦(hai)(hai)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)氣(qi)(qi)(qi)液(ye)(ye)(ye)兩(liang)相區，氣(qi)(qi)(qi)液(ye)(ye)(ye)分(fen)離后獲得(de)(de)液(ye)(ye)(ye)氦(hai)(hai)，其余(yu)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)氣(qi)(qi)(qi)氦(hai)(hai)從3個(ge)(ge)熱(re)交(jiao)換(huan)(huan)器(qi)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)低(di)壓(ya)路流(liu)出(chu)、與高(gao)(gao)壓(ya)氦(hai)(hai)氣(qi)(qi)(qi)進(jin)行熱(re)量交(jiao)換(huan)(huan)后，回到壓(ya)縮(suo)機繼續循環，產(chan)量為每(mei)小(xiao)時250mL。
3.1 范德(de)瓦(wa)爾(er)斯(si)(si)（J.D.Van de Waals）方程(cheng)1866年(nian)范德(de)瓦(wa)爾(er)斯(si)(si)在(zai)“液(ye)態(tai)和氣(qi)態(tai)的(de)連(lian)續(xu)(xu)性”的(de)論(lun)文中提出(chu)了(le)包含氣(qi)態(tai)和液(ye)態(tai)的(de)“物態(tai)方程(cheng)”，論(lun)證了(le)氣(qi)態(tai)和液(ye)態(tai)能以連(lian)續(xu)(xu)性的(de)方式互(hu)相轉變，指出(chu)所有(you)氣(qi)體(ti)都存在(zai)著臨(lin)界溫度，這(zhe)成為(wei)將(jiang)來所有(you)氣(qi)體(ti)液(ye)化(hua)的(de)理論(lun)指導。范德(de)瓦(wa)爾(er)斯(si)(si)還提出(chu)分子不(bu)但占有(you)體(ti)積而且相互(hu)之間有(you)作用力(li)。1880年(nian)范德(de)瓦(wa)爾(er)斯(si)(si)又(you)提出(chu)了(le)“對(dui)應態(tai)定(ding)律”，用這(zhe)個(ge)定(ding)律就可用一個(ge)方程(cheng)描寫所有(you)氣(qi)體(ti)的(de)行為(wei)。在(zai)范德(de)瓦(wa)爾(er)斯(si)(si)對(dui)應態(tai)定(ding)律的(de)指導下，杜（Sir James Dewar）于1898年(nian)液(ye)化(hua)了(le)氫氣(qi)，卡墨林-翁納斯(si)(si)于1908年(nian)液(ye)化(hua)了(le)氦(hai)氣(qi)。
3.3 工業(ye)技(ji)術(shu)的(de)(de)進(jin)步(bu)在(zai)科學上的(de)(de)所(suo)有進(jin)展都(dou)離不開當(dang)時工業(ye)技(ji)術(shu)的(de)(de)支撐。在(zai)19世(shi)(shi)紀末和20世(shi)(shi)紀初那(nei)段時期工業(ye)和技(ji)術(shu)已經為(wei)科學的(de)(de)發明和發現奠(dian)定了(le)物質(zhi)和技(ji)術(shu)的(de)(de)基(ji)礎。氧氣(qi)和空氣(qi)的(de)(de)液(ye)化、空氣(qi)低(di)溫分(fen)離、小型(xing)液(ye)空裝置等不斷面世(shi)(shi)（見圖5），這(zhe)不但為(wei)氦液(ye)化提供(gong)了(le)預冷源，更(geng)重(zhong)要(yao)的(de)(de)是為(wei)氦液(ye)化提供(gong)了(le)相應(ying)的(de)(de)實(shi)驗設(she)備。氦氣(qi)當(dang)時是通過加熱(re)獨居石(shi)（磷(lin)(lin)鈰鑭(lan)礦石(shi)）的(de)(de)方法獲(huo)得的(de)(de)，每(mei)克磷(lin)(lin)鈰鑭(lan)礦石(shi)中大約含1cm3-2cm3的(de)(de)氦氣(qi)。卡墨(mo)林(lin)-翁納斯做(zuo)實(shi)驗時液(ye)化系統共用了(le)200L（常溫、常壓下）的(de)(de)氦氣(qi)。
4、卡(ka)墨林-翁納斯的貢獻
4.1 理(li)論儲備1882年(nian)卡(ka)墨林-翁納斯被任命為萊登大學物(wu)理(li)系實驗物(wu)理(li)的(de)主任并開始(shi)籌建低溫物(wu)理(li)實驗室，他在與范德瓦爾斯合作進行氣體和液體性質(zhi)的(de)系統研究中獲(huo)得了靈感，領(ling)會了物(wu)質(zhi)氣態和液態的(de)本質(zhi)聯(lian)系。
4.2 杰出的(de)(de)科(ke)(ke)技組織者卡墨林-翁納斯不但是一位杰出的(de)(de)科(ke)(ke)學家、也(ye)是有開拓眼(yan)光(guang)的(de)(de)科(ke)(ke)學技術的(de)(de)管理者，他采取開發政策，1885年在心的(de)(de)雜志（萊(lai)登大(da)學物(wu)理實(shi)驗(yan)室通訊）上詳細地公(gong)布實(shi)驗(yan)室全部(bu)結果、所有實(shi)驗(yan)裝置的(de)(de)細節和(he)技術的(de)(de)進展，歡迎(ying)世界各國(guo)的(de)(de)人(ren)士(shi)來訪、學習交流和(he)討論。這樣他建(jian)立了(le)(le)廣泛(fan)的(de)(de)學術聯系(xi)，獲(huo)得了(le)(le)大(da)量的(de)(de)信息。
4.3 產(chan)學研(yan)結合(he)卡墨林-翁納斯是(shi)把研(yan)究-教育-產(chan)業三(san)者之(zhi)間建立互(hu)動的(de)(de)先行者。1890年他(ta)建立了(le)萊(lai)登儀器(qi)工(gong)(gong)學校，對學員進行儀表制造和(he)(he)玻(bo)璃裝置燒制的(de)(de)培訓，完成學業后有(you)的(de)(de)在他(ta)的(de)(de)實驗室作(zuo)技工(gong)(gong)，有(you)的(de)(de)自立組建公司，為四(si)言詩提(ti)供了(le)所需的(de)(de)各(ge)種設備(bei)和(he)(he)玻(bo)璃容器(qi)。
4.4 建立(li)設備卡(ka)(ka)(ka)墨(mo)林-翁(weng)納(na)斯(si)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)實驗室為了(le)滿足(zu)低(di)溫(wen)(wen)(wen)研(yan)究(jiu)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)需要，1892年(nian)建造(zao)了(le)每(mei)小(xiao)時14L的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)空(kong)氣(qi)(qi)(qi)液(ye)(ye)(ye)化(hua)裝(zhuang)置，在(zai)1906年(nian)具有了(le)每(mei)小(xiao)時液(ye)(ye)(ye)化(hua)4L的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)氫氣(qi)(qi)(qi)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)能力(li)，并用減壓(ya)液(ye)(ye)(ye)氫的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)方法(fa)獲得(de)(de)了(le)14K的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)低(di)溫(wen)(wen)(wen)，為液(ye)(ye)(ye)化(hua)氦(hai)(hai)打(da)下(xia)了(le)堅實的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)基礎(chu)。卡(ka)(ka)(ka)墨(mo)林-翁(weng)納(na)斯(si)在(zai)液(ye)(ye)(ye)化(hua)氦(hai)(hai)氣(qi)(qi)(qi)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)競爭中(zhong)脫穎(ying)而出(chu)，后來居上在(zai)1908年(nian)7月10日獲得(de)(de)了(le)世界上1滴(di)液(ye)(ye)(ye)氦(hai)(hai)，連同1911年(nian)他一個(ge)(ge)發現汞的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)超(chao)導電(dian)性，卡(ka)(ka)(ka)墨(mo)林-翁(weng)納(na)斯(si)開創了(le)液(ye)(ye)(ye)氦(hai)(hai)溫(wen)(wen)(wen)區和(he)超(chao)導的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)新(xin)領域。萊登實驗室的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)一臺氦(hai)(hai)液(ye)(ye)(ye)化(hua)器(qi)，這(zhe)是簡單的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)高(gao)(gao)壓(ya)節流(liu)制冷循環。C是壓(ya)縮(suo)機，1、2、3分(fen)別是3個(ge)(ge)不同溫(wen)(wen)(wen)度(du)級的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)逆(ni)流(liu)式(shi)熱(re)交(jiao)換(huan)(huan)器(qi)。高(gao)(gao)壓(ya)氦(hai)(hai)氣(qi)(qi)(qi)經(jing)過熱(re)交(jiao)換(huan)(huan)器(qi)1降溫(wen)(wen)(wen)后再(zai)被減壓(ya)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)液(ye)(ye)(ye)氫冷卻(que)，然(ran)后在(zai)熱(re)交(jiao)換(huan)(huan)器(qi)2中(zhong)繼續降溫(wen)(wen)(wen)后再(zai)被減壓(ya)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)液(ye)(ye)(ye)氫冷卻(que)，再(zai)在(zai)熱(re)交(jiao)換(huan)(huan)器(qi)3中(zhong)進(jin)一步降溫(wen)(wen)(wen)，經(jing)過節流(liu)閥完成等焓膨脹，進(jin)入(ru)氦(hai)(hai)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)氣(qi)(qi)(qi)液(ye)(ye)(ye)兩(liang)相區，氣(qi)(qi)(qi)液(ye)(ye)(ye)分(fen)離后獲得(de)(de)液(ye)(ye)(ye)氦(hai)(hai)，其余(yu)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)氣(qi)(qi)(qi)氦(hai)(hai)從3個(ge)(ge)熱(re)交(jiao)換(huan)(huan)器(qi)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)低(di)壓(ya)路流(liu)出(chu)、與高(gao)(gao)壓(ya)氦(hai)(hai)氣(qi)(qi)(qi)進(jin)行熱(re)量交(jiao)換(huan)(huan)后，回到壓(ya)縮(suo)機繼續循環，產(chan)量為每(mei)小(xiao)時250mL。
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