Огненный воздух

Из жидкого воздуха, вылитого в банку с водой, образуются подвижные шарики. Вначале они будут скользить по поверхности воды, а затем, несмотря на бурное испарение, погрузятся в воду. Это любопытное явление объясняется очень просто. Плотность жидкого азота составляет примерно 0,9 плотности воды, а плотность жидкого кислорода в 1,12 раза больше плотности воды. Жидкий воздух, только что полученный на установке и вылитый в банку с водой, содержит много азота. Поэтому он легче воды и плавает на ее поверхности. По мере испарения жидкого воздуха улетучивается прежде всего азот, обладающий более низкой по сравнению с кислородом температурой ожижения. Остающаяся часть жидкого воздуха все больше обогащается кислородом и плотность его непрерывно растет. Вскоре шарики жидкого воздуха становятся тяжелее воды и опускаются на дно банки.

Многие из окружающих нас веществ и предметов нашего обихода, охлажденные до температуры жидкого воздуха, приобретают совершенно необычные для них свойства. Гибкая резиновая трубка после погружения в жидкий воздух становится хрупкой, как стекло, и легко разбивается молотком. Охлажденные в жидком воздухе цветы становятся похожими на тонкий изящный фарфор и при малейшем сотрясении легко превращаются в пыль.

Новые свойства тел, вызванные глубоким охлаждением, широко используются в практике. Пробка, фрукты или мясо в обычных условиях с трудом поддаются измельчению, а после смачивания жидким воздухом они легко превращаются в порошок. Однако, как только эти тела снова приобретают обычную температуру, к ним возвращаются их прежние качества.

Меняют некоторые свойства и многие металлы, погруженные в жидкий воздух. Спираль, изготовленная из мягкого свинца и замороженная в жидком воздухе, становится такой же упругой, как стальная. Бутыль из мягкого листового железа, наполненная жидким воздухом, приобретает такую же хрупкость, как и бутыль из стекла. Однако, несмотря на повышение хрупкости при низких температурах, сопротивление металлов разрыву увеличивается. Железная проволока, охлажденная в жидком воздухе, выдерживает, не разрываясь, вдвое больший груз, чем при обычной температуре.

Интересно отметить, что некоторые вещества при охлаждении жидким воздухом не изменяют своей эластичности. К их числу относится обезжиренная кожа, красная медь, нержавеющие стали и некоторые другие материалы. Этими материалами и пользуются для создания приборов и аппаратов, работающих при весьма низких температурах.

МИЛЛИОННЫЕ ДОЛИ АТМОСФЕРЫ

Изучая свойства различных веществ при низких температурах, исследователи обратили внимание на интересную особенность древесного угля. Хорошо обожженный и высушенный уголь при очень низких температурах прекрасно поглощает газы. Этим свойством древесного угля пользуются для создания сильно разреженной атмосферы или, как говорят, для получения вакуума, то-есть пустоты.

Пусть требуется удалить атмосферный воздух из какого-либо специального прибора, например, из трубки Гейслера, предназначенной для изучения электрического разряда в пустоте. Для этого достаточно соединить внутреннюю область трубки с погруженным в жидкий воздух сосудом, содержащим древесный уголь. Охлажденный уголь очень быстро вберет в себя почти весь атмосферный воздух, находящийся в трубке. Таким простым приемом удается получить высокую степень разрежения воздуха, измеряемую миллионными и даже десятимиллионными долями атмосферы. Описанным свойством древесного угля пользуются для создания совершенной теплоизоляции — пустоты — в сосудах, предназначенных для хранения и перевозки жидких газов. Такие сосуды делаются из металла и имеют две стенки. Во внутреннюю стенку сосуда вделывается металлическая трубка, в которую насыпается древесный уголь. При наполнении сосуда жидким воздухом уголь автоматически поддерживает разрежение, несмотря на то, что некоторое количество атмосферного воздуха может проникать через поры в металле. С течением времени поглотительная способность угля уменьшается, уголь как бы насыщается газом. Сосуды приходится перезаряжать новым углем. Однако прежние свойства древесного угля легко восстанавливаются: при нагревании до 100–200 градусов при пониженном давлении уголь теряет поглощенный газ. Таким образом, одну и ту же порцию угля можно применять много раз.

Сосуды, снабженные углем и предназначенные для хранения жидкого воздуха, вмещают от 5 до 25, а иногда и более литров (рис. 6).

^{Рис. 6. Такие сосуды вместимостью от 5 до 25 литров широко применяются для хранения и перевозки жидкого воздуха.}

В течение часа из такого сосуда испаряется меньше двухсотой части содержащейся в нем жидкости.

Жидкий воздух применяется во многих областях техники, особенно там, где нужны очень низкие температуры.