Nhưng khoa học thì vẫn nhớ đến ông nhờ cái bình chân không Dewar cách nhiệt rất tốt dùng để đựng nước sôi hay nước đá (bạn có biêt tại sao Dewar lại thất bại không? Đó là vì việc hóa lỏ[r]
(1)con đường chinh phục nhiệt độ thấp
Sự tồn ba trạng tái rắn lỏng khí chất nước có từ lâu gợi ý cho rằng, cần giảm nhiệt độ đến mức cần thiết biến chất lỏng thành rắn chất khí thành lỏng Đến kỉ XVIII nhà hóa hoc Pháp A Lavoisier khẳng định đem Trái Đất đặt vào nơi có nhiệt độ đủ thấp dịng sơng biển đóng băng cịn khơng khí vốn khơng nhìn thấy trở thành hóa lỏng Ơng tiên đốnlúc xảy tượng kì lạ, tính chất kì lạ mà chưa biết.
Sau M.Faraday thực thành cơng hóa lỏng khí clo nhiều nhà khoa học nước khác sức hóa lỏng khí khác Cho đến năm 1877 cịn chất khí chưa chịu hàng phục khí oxi, hidro hêli Tháng 12 năm 1877, Paris, Pháp nhà khoa học trẻ tuổi L.Cailletet thơng báo việc hóa lỏng thành cơng khí oxi Nhà vật lý Thụy Sĩ, R Pictet đạt kết độc lập với L.Cailletet , công bố chậm vài ngày nên đành chịu không chia sẻ quyền ưu tiên Ơng cơng vào khí hidro với mong muốn giành vinh dự việc hóa lỏng chất khí bướng bỉnh, ơng đành chịu thất bại cho đên cuối đời Một nhà bác học khác J Dewar, người Anh, tâm bắt chất khí hidro phải khuất phục Suốt 17 năm trời chưa đạt mục đích, Dewar bỏ ngồi tai lời chế giễu, gièm pha để bình tĩnh kiểm điểm lại tồn đường theo thay đổi phương án thực nghiệm (một kiên nhẫn tuyệt vời muốn thành tài làm vậy, ngồi cịn cần phải bình tĩnh kiểm điểm thân thay đổi phương pháp cho phù hợp nữa) Thêm năm ròng rã gian khổ lao động theo phương pháp mới, ông đến thắng lợi hóa lỏng thành cơng khí hidro Thành cơng cổ vũ Dewar tiếp tục cơng vào chất khí cuối heli Nhưng than ơi! Trong kỉ XIX chất khí heli ảo ảnh sa mạc, lôi Dewar bao nhà khoa học khác tiến phía mà chẳng nắm chặt tay Dewar lúc trở thành ơng già độc vợ ơng q chán cảnh thui thủi ở nhà nhà khoa học cặm cụi suốt ngày đêm phịng thí nghiệm nên bỏ ơng ra Dewar hết sản nghiệp tiêu phí tất tài sản để cải tiến thiết bị thí nghiệm chẳng cịn để quản lý tài sản Rốt nhà khoa học tài Dewar phải sống trong cảnh khốn khó đống chai lọ ngổn ngang phịng thí nghiệm suốt ngày ngơ ngẩn người hồn mộng hóa lỏng heli Nhưng khoa học nhớ đến ơng nhờ bình chân khơng Dewar cách nhiệt tốt dùng để đựng nước sôi hay nước đá (bạn có biêt sao Dewar lại thất bại khơng? Đó việc hóa lỏng heli cực khó khơng thể dùng thiết bị thơ sơ tự tay họ chế tạo cải tiến mà cần tới thiết bị thật tối tân đại phải có cơng nghiệp chế tạo thiết bị thí nghiệm Vậy có tốn vơ khó mà ta khơng thể làm với công cụ thô sơ dù có giỏi đến Chúng ta phải liên tục hiên đại hóa tất có kết tốt).
Đầu kỉ XX, nhà bác học Hà Lan Kamerlingh Onnes phụ trách phịng thí nghiệm Leiden quyết định tham gia chinh phục chất khí heli Ơng hiểu ró khó khăn chờ đợi phía trước số phân bi kịch bậc tiền bối Ơng biết thời đại nhà thực nghiệm nghiệp dư với dụng cụ thô sơ vĩnh viễn qua muốn thâm nhập sâu vào bí mật giới vật chất cần phải có "nền cơng nghiệp" sản xt dụng cụ thí nghiệm Ông thường xuyên nhắc nhở nhà khoa học làm việc với rằng, cần phải tiến hành quan sát vật lý với mức xác quan sát thiên văn, phải thay đổi tận gốc trang thiết bị phịng thí nghiệm Leiden Nhờ nỗ lực phi thường ơng phịng thí nghiệm Leiden trở thành phịng thí nghiệm đại châu âu thời đó.
(2)được hàng loạt chất khí nitơ, oxi, hidro chí số khí hóa lỏng biến thành rắn nhưng chưa khuất phục dược khí heli 6K 5K, Kamerlingh-Onnes thấy chất khí heli trước nén đến 100 atm làm lạnh tới nhiệt độ hóa lỏng hidro cho dãn nở nhanh thấy xuất đám sương mù màu xám! Nhà bác học vui nữa hét lên tưởng có heli lỏng Nhưng với tính cách cẩn thận nhà khoa học chân chính, Kamerlingh-Onnes định kiểm tra lại nhân số hidro chưa được lọc khỏi heli bị hóa lỏng mà thơi! Với heli hồn tồn 5K chưa hóa lỏng Phải đợi đến ngày 10 thang năm 1908, sau dợt thí nghiệm định, Onnes đạt dược nhiệt độ 4,2K thực trông thấy đám sương mù heli lỏng Và nhà bác học phải tiến hành thí nghiệm suốt từ 5h45' sáng đến 19h40' chiều để thu 60cc heli lỏng mơ hồ vật chất ống thủy tinh nhiệt độ thấp chưa biết tới Onnes sung sướng đón nhận thắng lợi, đồng thời ngã lăn bất tỉnh làm việc căng thẳng mà khơng nghỉ ngơi! Ơng phải điều tri tháng trời hồi phục sức khỏe để lại tiếp tục nghiên cứu giới nhiệt độ cực thấp.
Trong thí nghiệm sau đó, Kamerlingh-Onnes phát tính chất thực kì dị heli lỏng Nó không đông rắn lại cho dù ông hạ nhiệt độ tới 0,83 K áp suất tới 0,013 mm Hg vào năm 1922 Mật độ heli lỏng nhỏ bé đến mức kinh ngạc: nhẹ nước lần, dù nhiệt độ gần K trạng thái lỏng nghĩa các phân tử không ngừng chuyển động Sau người ta biết là, áp suất tiêu chuẩn heli lỏng dù có đạt nhiệt độ K, phân tử khơng độ tuyệt đối tham gia "dao động bậc không" Heli rắn tồn T=1,78 K áp suất 30000 atm. Một tính chất kì lạ heli lỏng là, mật độ tăng lên hạ nhiệt độ từ điểm sooivaf cực đại nhọn đến 2,2 K sau mật độ giảm tiếp tục hạ nhiệt độ Sau khi Onnes chết vào năm 1926, học trò ơng tiếp tục phát điều kì lạ khác Hai nhà vật lý V.Keesom R.Clausiustimf tăng đột ngột nhiệt dung riêng heli lỏng gần 2,2 K Ít lâu sau người ta biết 2,2 K có chuyển pha heli lỏng, đưa đến thay đổi tính chất vật lý Từ T>2,2 K đến nhiệt độ sơi heli, chất lỏng bình thường (Heli-I) cịn T<2,2 K đén nhiệt độ sơi heli (heli-II) chất lỏng hồn tồn khơng có độ nhớt: chảy tự khơng có sức cản qua ống mao dẫn Nhà bác học Nga P.Kapitsa đề nghị gọi rtinhs chất tính siêu chảy Landau dược giải Nobel xây dựng lý thuyết về siêu chảy Chính Onnes giải Nobel heli lỏng tính chất đặc biệt của năm 1913.
Cuộc hcinh phục nhiệt độ thấp dẫn đến phát quan trọng khác siêu dẫn Onnes phát vào năm 1911 Cái tên "siêu dẫn" ông đề nghị để gọi tượng điện trở nhiệt độ cực thấp Onnes khơng giải thích tính chất kì lạ ơng giả định liên quan đến tượng lượng tử hóa lượng mà Planck nêu lên hồi cuối thế kỉ XIX Gần nửa kỉ sau người ta xây dựng lý thuyết lượng tử siêu dẫn Và ngày việc nghiên cứu siêu dẫn nhiêt độ phòng trở thành trung tâm chú ý vật lysvaf công nghệ nhằm phục vụ mục đích thiết thực.