神奇的低温世界

来源 :中学生数理化·八年级物理人教版 | 被引量 : 0次 | 上传用户:aineast
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  寒冷的冬天,与亲人、朋友围在一起吃火锅真是再惬意不过的事情。吃着热气腾腾的火锅,喝一口冰镇果汁真让人觉得舒爽无比。你可知道,你习以为常的这些事情,在过去可不是人人都能享用的呢!
  在我国古代,素有“冰窖”(如图1)。何为“冰窖”?以建于明代、重修于清康熙年间的雪池冰窖为例。其为地下建筑,地面上只露出约1 m高的四壁,无窗,窖顶是人字形的起脊双坡,覆盖琉璃筒瓦,内部为拱形,很像一个地下城门洞子。冰窖的墙体和拱券全部用砖砌筑而成,白灰勾缝,非常坚固。内部空间长25 m,宽10m,高10 m,窖门有1 m多厚。密封隔热性能非常好。一座冰窖大约能盛2500 m3的冰,6座冰窖大约能盛15 000 m3的冰。冰窖里的冰,在夏日取出,供皇族和官宦大臣冰镇食物和消暑解热,而平民百姓只有眼馋的份了。
  随着科技的发展,电冰箱和空调进入了千家万户,平民百姓也能在夏日享受清凉,一派“昔日王谢堂前燕,飞人寻常百姓家”的景象。但是科学家对低温世界的研究。远远没有止于食物的保存,科学家们不停地探索,试图让神奇的低温为人类作出更大的贡献。
  许多物质在低温下形态都会有所改变。在-190℃以下的低温条件下,空气会变成浅蓝色的液体,叫作“液态空气”。若把梨在液态空气里浸过,它会变得像玻璃一样脆:鸡蛋在液态空气里会产生浅蓝色的荧光。摔在地上会像皮球一樣弹起。在-100℃到-200℃的环境里,汽油、煤油、水银、酒精都会变成硬邦邦的固体,二氧化碳则变成了雪白的结晶体。平时富有弹性的橡皮变得很脆,钢铁也变成了“豆腐”,鲜艳的花朵会像玻璃一样亮闪闪。轻轻地一敲,发出“叮当”响。人们利用许多物质在低温下变脆这一特性,发明了一种低温粉碎技术。
  现代城市中充斥着如废汽车、废轮胎、废塑料、废钢铁等各种废物,用液氨冷却处理后,这些物质的抗冲击能力大为降低,呈现脆性龟裂,给粉碎创造了极有利的条件。这种低温粉碎方法也可用于粉碎肉类,可做到骨、皮、肉一次性干净利索地分离。低温技术还能快速打捞沉船。常规打捞沉船的方法是将高压气体压入,使船内积水排出,沉船受到浮力而露出水面。这种打捞法要花一整天的时间。采用低温打捞,只要向船舱灌入液氨,液氨便会迅速膨胀,高压气体将使舱内积水迅速排出。英国一家低温公司将船只沉入英吉利海峡9m深的海水中,然后把近20 L液氨压入沉船舱内,仅用30 s,就使沉船露出了水面。
  我国作为农业大国,低温技术在农业方面的贡献不可小觑。在通常环境下,种子储存超过一年则活力明显降低,发芽率降低40%。以机械降温法让储存种子的环境温度保持在8℃~15℃,湿度保持在60%,可有效延长种子的使用年限,维持发芽率。为此,科学家们研制出了低温仓库,储存在低温仓库里的种子能够存活很长时间,大大提高了农业生产效率。除了储存种子,低温技术还是农业生产中除虫灭害的得力助手。以往人们在田鼠洞穴中通过注入化学农药来灭鼠,此方法不仅花钱多,且会污染土壤。低温技术能够很好地作为化学农药的替代品来灭鼠,将少量液氨注入鼠穴中,由于液氨是在高压下形成的。释放之后,它会在穴中汽化成气态,体积急速扩大700至800倍,以相当快的速度把穴中的空气排净,致使田鼠窒息而死。
  低温技术与医学一旦结合,可以发生奇妙的反应。人的骨髓在-50℃的条件下,可保存6~12个月。日本一家公司开发了一种能够达到-152℃的冷藏柜,这是人类在制冷设备上实现的最低温度。这种冷藏柜可以应用于保存人体细胞和血液。1967年1月,美国著名心理学家詹姆斯·贝德福特在得知自己患了肺癌后,便下了决心,把自己所有的存款投入医院,请求将他冷冻处理。科学家们把他的体温降至-73℃,用铝箔将身体包了起来。装进低温密封储藏仓,最后用-196 ℃液体氮急剧降温,几秒以后,贝德福特的身体变得像玻璃一样脆。贝德福特曾留下遗言:希望人类有一天能征服癌症,并且能找到将冷冻的生命复活的方法,使他能从密仓里活着走出来。想象一下,当癌症终于被现代医学攻克,不再成为让人类生离死别的罪魁祸首时,让那些曾经被“冰封”的人们得以在解冻后接受治疗,重新健康地生活,这一切将会多么的美妙!
  低温的世界广袤神奇,如今还有无数的未知等待着你去发现、去研究,期待你创造出更多美好的奇迹!
  责任编辑 林洋
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