Бродянский В.М. От твердой воды до жидкого гелия (история холода)

Прогнозы возможности изменения агрегатного состояния воздуха

Основное внимание учёных было сосредоточено на изменениях агрегатного состояния вещества. В то время было известно только одно вещество, могущее быть как в твердом, так в жидком и газообразном состоянии - вода. Для некоторых металлов были известны твердое и жидкое состояния (последнее – при плавлении).

Ртуть была получена в твердом виде искусственно только в 1760 г. академиком И. Брауном в Петербурге посредством смеси снега с разбавленной серной кислотой. Раньше твердая ртуть наблюдалась впервые при сильном морозе в Иркутске (1736 г.). До этого существовало твердое убеждение, что в отличие от других металлов ртуть всегда жидкая. Утверждали, что некоторые жидкости (спирт, эфир) существуют только в жидком и газообразном состояниях, а газы – только в газообразном. Что будет с ними при низких температурах – оставалось неясным.

Однако молекулярные представления о природе тел и корпускулярная теория теплоты давали возможность делать некоторые прогнозы. Независимо от того, какой вид движения брался за основу - колебательный (как у Бернулли) или вращательный (как у Ломоносова). Приведем два из них – более ранний – физика И. Ламберта (1743-1777 гг.) и универсального ученого (физика и химика) А. Лавуазье (1743-1794 гг.). И. Ламберт писал: «Степень тепла, равная нулю, может быть фактически названа абсолютным холодом. Значит, при абсолютном холоде объем воздуха равен, или почти равен, нулю. Можно сказать, что при абсолютном холоде воздух становится столь плотным, что его частицы абсолютно соприкасаются одна с другой, так что воздух становится непроницаемым». Другими словами, Ламберт говорит о твердом воздухе - «воздушном льде» (Справедливость требует вспомнить, что первым указал на возможность замораживания воздуха Г. Амонтон.).

А. Лавуазье дал уже более развернутую и образную картину: «Если бы мы смогли поместить землю в некую весьма холодную область, например в атмосферу Юпитера или Сатурна то все наши реки и океаны превратились бы в горы. Воздух (или по крайней мере некоторые его компоненты перестали бы быть невидимыми и превратились бы в жидкость».

При этом интересны два момента – не только предсказание возможности ожижения компонентов воздуха, но и пророческое указание на свойства «холодного» космоса.

Однако далеко не все понимали возможность и реальность хотя бы в будущем ожижения газов. В этом отношении характерен пример Д. Свифта – человека, который не только очень во многом опередил свое время, но и сделал некоторые научные прогнозы, которые до сих пор вызывают удивление. Достаточно вспомнить его предсказание о том, что у Марса есть два спутника. В его время их никак нельзя была разглядеть, и комментаторы до сих пар гадают, как это получилось,

Но даже Свифт считал ожижение воздуха совершенно немыслимым. В «Путешествии Гулливера» он описал академию в Лапуте, в которой дал карикатуру на Лондонское Королевское общество. При этом со свойственным ему сатирическим мастерством он придумал лапутянским академикам совершенно бессмысленные темы научных работ. Среди них наряду с извлечением солнечного света из огурцов фигурирует и ожижение («сгущение») воздуха.

Эта описание относится к 1726 г. «Под началом великого ученого находилось 50 рабочих. Они сгущали воздух, делая его осязаемым, извлекая из него азот и давая испаряться текучим и водянистым частицам».

Но самое интересное во всем этом, что, желая посмеяться над учеными мужами, Свифт сделал предсказание, идущее намного дальше, чем серьезное научное пророчество Лавуазье. Извлечение азота из жидкого воздуха, о котором писал Свифт, - это же основа целой отрасли низкотемпературной техники ХХ в.!

Мы еще вернемся к этой теме в одной из следующих глав; теперь же нужно обратиться к истории - к той ее части, которая относится к началу экспериментальной физики низких температур.

Следующая страница: 2.1. Начало экспериментальной физики низких температур