Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску

Ниже приводится график развития низкотемпературных технологий и криогенных технологий ( охлаждение до –273,15 ° C, –459,67 ° F или 0 K). [1] В нем также перечислены важные вехи в термометрии , термодинамике , статистической физике и калориметрии , которые сыграли решающую роль в разработке низкотемпературных систем.

До 19 века [ править ]

  • c.  1700 г. до н.э. - Зимри-Лим , правитель Мари в Сирии, приказал построить один из первых ледяных домов у Евфрата . [2]
  • c.  500 г. до н.э. - яхчал (что в переводе с персидского означает «ледяная яма») - это холодильник древнеперсидского типа. Конструкция сделана из устойчивого к теплопередаче раствора в форме купола. Снег и лед хранились под землей, обеспечивая доступ ко льду даже в жаркие месяцы и позволяя длительное время сохранять пищу . Часто к яхчалу присоединяли бадгира , чтобы замедлить потерю тепла. Современные холодильники по-персидски еще называют яхчал.
  • c.  60 г. н.э. - Герой Александрии знал принцип, согласно которому определенные вещества, особенно воздух, расширяются и сжимаются, и описал демонстрацию, в которой закрытая трубка, частично заполненная воздухом, имела свой конец в сосуде с водой. [3] Расширение и сжатие воздуха привело к смещению границы раздела вода / воздух вдоль трубы. Это был первый установленный принцип зависимости поведения газа от температуры, а позже принцип первых термометров. Эта идея могла предшествовать ему даже больше ( Эмпедокл из Агригента в его книге 460 г. до н.э. «О природе»).
  • 1396 г. н.э. - склады для хранения льда под названием «Донг-бинг-го-танго» (что означает «восточный склад для хранения льда» на корейском языке) и Сео-бинг-го («западный склад для хранения льда») были построены в Хан-Яне (ныне Сеул , Корея). В зданиях находился лед, собранный из замерзшей реки Хан в январе (по лунному календарю). Склад был хорошо изолирован, обеспечивая королевские семьи льдом в летние месяцы. [ необходима цитата ] Эти склады были закрыты в 1898 году нашей эры, но здания в Сеуле остались нетронутыми.
  • 1593 г. - Галилео Галилей создает первый современный термоскоп . Но возможно, что изобретение было сделано Санторио Санторио или независимо примерно в то же время Корнелисом Дреббелем . Принцип действия был известен еще в Древней Греции .
  • c.  1611 -1613 гг. - Франческо Сагредо или Санторио Санторио , поставил числовую шкалу на термоскоп.
  • 1617 - Джузеппе Бьянкани публикует первую четкую схему термоскопа.
  • 1638 - Роберт Фладд описывает термометр со шкалой, используя принцип воздушного термометра со столбом воздуха и жидкой водой.
  • 1650 - Отто фон Герике сконструировал и построил первый в мире вакуумный насос и создал первый в мире вакуум, известный как полушария Магдебурга, чтобы опровергнуть давнее предположение Аристотеля о том, что « Природа не терпит вакуума ».
  • 1656 - Роберт Бойль и Роберт Гук построили воздушный насос на этой конструкции.
  • 1662 - Закон Бойля (газовый закон, связывающий давление и объем) демонстрируется с помощью вакуумного насоса.
  • 1665 - Бойль теоретизирует минимальную температуру в новых экспериментах и ​​наблюдениях, касающихся холода .
  • 1679 - Денис Папин - предохранительный клапан
  • 1702 - Гийом Амонтон сначала вычисляет абсолютный ноль как -240 ° C, используя воздушный термометр своего собственного изобретения (1702), предполагая, что в этот момент газ достигнет нулевого объема и нулевого давления.
  • 1714 - Даниэль Габриэль Фаренгейт изобрел первый надежный термометр, в котором вместо смеси спирта и воды использовалась ртуть.
  • 1724 - Даниэль Габриэль Фаренгейт предлагает шкалу Фаренгейта, которая имела более тонкий масштаб и большую воспроизводимость, чем у конкурентов.
  • 1730 - Рене Антуан Фершо де Реомюр изобрел спиртовой термометр, и температурная шкала в конечном итоге оказалась менее надежной, чем ртутный термометр Фаренгейта.
  • 1742 г. - Андерс Цельсий предложил шкалу с нулем при температуре кипения и 100 градусами при температуре замерзания воды. Позже это было изменено на противоположное по просьбе Шведской академии наук.
  • 1755 - Уильям Каллен использовал насос для создания частичного вакуума над контейнером с диэтиловым эфиром , который затем кипел , поглощая тепло из окружающего воздуха. [4]
  • 1756 - Первое документальное публичная демонстрация искусственного охлаждения на Уильяма Каллена [5]
  • 1782 - Антуан Лавуазье и Пьер-Симон Лаплас изобретают ледяной калориметр.
  • 1784 г. - компания Gaspard Monge произвела сжижение первого газа с получением жидкого диоксида серы .
  • 1787 - закон Чарльза (газовый закон, связывающий объем и температуру)

19 век [ править ]

  • 1802 г. - Джон Дальтон написал «о способности всех упругих жидкостей любого вида превращаться в жидкости».
  • 1802 г. - закон Гей-Люссака (газовый закон, связывающий температуру и давление).
  • 1803 - Домашний ледяной ящик
  • 1803 - Томас Мур из Балтимора, штат Мэриленд, получил патент на охлаждение. [6]
  • 1805 г. - Оливер Эванс разработал первую холодильную машину с замкнутым контуром, основанную на парокомпрессионном холодильном цикле.
  • 1809 - Джейкоб Перкинс запатентовал первую холодильную машину
  • 1810 - Джон Лесли замораживает воду до льда с помощью воздушного насоса .
  • 1811 - закон Авогадро газовый закон
  • 1823 - Майкл Фарадей сжижил аммиак, чтобы вызвать охлаждение
  • 1824 - Сади Карно - Цикл Карно
  • 1834 - закон идеального газа по Эмилю Клапейроном
  • 1834 - Эмиль Клапейрон характеризует фазовые переходы между двумя фазами в форме соотношения Клаузиуса – Клапейрона .
  • 1834 г. - Джейкоб Перкинс получил первый патент на парокомпрессионную холодильную систему.
  • 1834 - Жан-Шарль Пельтье открывает эффект Пельтье
  • 1844 - Чарльз Пиацци Смит предлагает комфортное охлаждение [7]
  • 1850 г. - Майкл Фарадей выдвигает гипотезу о том, что замораживание веществ увеличивает их диэлектрическую проницаемость.
  • 1851 - Джон Горри запатентовал свою механическую холодильную машину в США, чтобы делать лед для охлаждения воздуха [8] [9]
  • 1852 - Джеймс Прескотт Джоуль и Уильям Томсон, первый барон Кельвин, открывают эффект Джоуля-Томсона.
  • 1856 г. - Джеймс Харрисон запатентовал эфирную жидкостно-паровую компрессионную систему охлаждения и разработал первую практическую комнату для производства льда и охлаждения для использования в пивоваренной и мясоперерабатывающей промышленности в Джилонге , Виктория, Австралия.
  • 1856 - Август Крёниг упрощенное основание кинетической теории газов .
  • 1857 - Рудольф Клаузиус создает сложную теорию газов, основанную на всех степенях свободы , а также выводит соотношение Клаузиуса-Клапейрона из основных принципов.
  • 1857 - Карл Вильгельм Сименс , цикл Сименса
  • 1858 г. - Юлиус Плюкер впервые наблюдал эффект накачки за счет электрического разряда.
  • 1859 - Джеймс Клерк Максвелл определяет распределение скоростей и кинетической энергии в газе, объясняет эмерджентные свойства температуры и тепла и создает первый закон статистической механики.
  • 1859 - Фердинанд Карре - первая газовая абсорбционная холодильная установка, использующая газообразный аммиак, растворенный в воде (называемый «водный аммиак»).
  • 1862 - Александр Карнеги Кирк изобретает машину воздушного цикла.
  • 1864 - Шарль Телье запатентовал систему охлаждения с использованием диметилового эфира.
  • 1867 г. - Таддеус С. К. Лоу запатентовал систему охлаждения, использующую углекислый газ , а в 1869 году создал машину для производства льда, использующую сухой углекислый газ. В том же году Лоу купил пароход и поставил на него компрессорную холодильную установку для перевозки замороженного мяса.
  • 1869 - Шарль Телье установил во Франции холодильный склад.
  • 1869 - Томас Эндрюс обнаруживает наличие критической точки в жидкостях.
  • 1871 г. - Карл фон Линде построил свою первую машину для сжатия аммиака .
  • ок. 1873 г. - Ван-дер-Ваальс публикует и предлагает модель реального газа, названную позже уравнением Ван-дер-Ваальса .
  • 1875 г. - Рауль Пикте разрабатывает холодильную машину, использующую диоксид серы, для борьбы с проблемами высокого давления аммиака при использовании в тропическом климате (в основном для перевозки мяса).
  • 1876 ​​г. - Карл фон Линде запатентовал оборудование для сжижения воздуха с использованием процесса расширения Джоуля Томсона и регенеративного охлаждения [10]
  • 1877 - Рауль Пикте и Луи Поль Кайлете , работая по отдельности, разрабатывают два метода сжижения кислорода .
  • 1879 - машина Белла-Колмана
  • 1882 - Уильям Солтау Дэвидсон установил компрессионный холодильный агрегат на новозеландское судно Dunedin.
  • 1883 - Зигмунт Врублевский конденсирует экспериментально полезные количества жидкого кислорода.
  • 1885 г. - Зигмунт Врублевский опубликовал критическую температуру водорода 33 К; критическое давление 13,3 атмосферы; и температура кипения 23 К.
  • 1888 - Лофтус Перкинс разрабатывает холодную камеру « Арктос » для хранения продуктов с использованием системы раннего поглощения аммиака.
  • 1892 - Джеймс Дьюар изобретает посеребренную стеклянную колбу Дьюара с вакуумной изоляцией.
  • 1895 г. - Карл фон Линде подает заявку на патентную защиту цикла Хэмпсона – Линде для сжижения атмосферного воздуха или других газов (утвержден в 1903 г.).
  • 1898 - Джеймс Дьюар конденсирует жидкий водород с помощью регенеративного охлаждения и своего изобретения - вакуумной колбы .

20 век [ править ]

  • 1905 - Карл фон Линде получает чистый жидкий кислород и азот .
  • 1906 - Уиллис Кэрриер патентует основу современного кондиционирования воздуха .
  • 1908 - Хайке Камерлинг-Оннес сжижает гелий .
  • 1911 - Хайке Камерлинг-Оннес раскрывает свое исследование металлического низкотемпературного явления, характеризующегося отсутствием электрического сопротивления, называя его сверхпроводимостью .
  • 1915 - Вольфганг Геде - диффузионный насос
  • 1920 - Эдмунд Коупленд и Гарри Эдвардс используют изобутан в небольших холодильниках.
  • 1922 - Бальцар фон Платен и Карл Мунтерс изобретают абсорбционный охладитель с тремя жидкостями, работающий исключительно от тепла.
  • 1924 - Фернан Холвек - насос Holweck
  • 1926 - Альберт Эйнштейн и Лео Сцилард изобретают холодильник Эйнштейна .
  • 1926 - Виллем Хендрик Кизом затвердевает гелий.
  • 1926 - Компания General Electric представила первый герметичный компрессорный холодильник.
  • 1929 - Дэвид Форбс Кейт из Торонто, Онтарио, Канада, получил патент на Ледяной шар, который помог сотням тысяч семей в годы «грязных тридцатых» .
  • 1933 - Уильям Джиуке и другие - Холодильное охлаждение с адиабатическим размагничиванием
  • 1937 - Петр Леонидович Капица , Джон Ф. Аллен и Дон Мизенер открывают сверхтекучесть, используя гелий-4 при 2,2 К.
  • 1937 - Франс Мишель Пеннинг изобретает вакуумметр с холодным катодом, известный как датчик Пеннинга.
  • 1944 - Манн Зигбан , насос Зигбана
  • 1949 - С.Г. Сидориак, Э.Р. Грилли, Э. Ф. Хаммель, первые измерения чистого 3He в диапазоне 1 К.
  • 1951 - Хайнц Лондон изобретает принцип холодильника разбавления
  • 1955 - Концепция турбомолекулярного насоса Вилли Беккера [11]
  • 1956 - Г. К. Уолтерс, В. М. Фэрбэнк, открытие разделения фаз в смесях 3He-4He.
  • 1957 - ионный насос Льюиса Д. Холла, Роберта Л. Джепсена и Джона К. Хелмера на основе разряда Пеннинга
  • 1959 - цикл Клименко
  • 1965 - Д. О. Эдвардс и другие, открытие конечной растворимости 3He в 4He при 0K.
  • 1965 - П. Дас, Р. де Брюн Уботер, К. В. Таконис, холодильник с однократным разбавлением
  • 1966 - HE Hall, PJ Ford, K. Thomson, холодильник непрерывного разбавления
  • 1972 - Дэвид Ли , Роберт Коулман Ричардсон и Дуглас Ошерофф открывают сверхтекучесть в гелии-3 при 0,002 К.
  • 1973 - Линейный компрессор
  • 1978 - Лазерное охлаждение продемонстрировано в группах Wineland и Dehmelt.
  • 1983 - Микулиным, Тарасовым и Шкребенцом изобретен диафрагменный холодильник с пульсирующей трубкой.
  • 1986 - Карл Александр Мюллер и Й. Георг Беднорц открывают высокотемпературную сверхпроводимость.
  • 1995 - Эрик Корнелл и Карл Виман создают первый [12] конденсат Бозе-Эйнштейна , используя разбавленный газ Рубидий-87, охлажденный до 170 нК. В 2001 году они получили Нобелевскую премию по физике за BEC.
  • 1999 - DJ Cousins ​​и другие, рефрижератор растворения, достигающий 1,75 мК
  • 1999 - Текущий мировой рекорд самой низкой температуры был установлен на уровне 100 пикокельвинов (pK), или 0,000 000 000 л кельвина, путем охлаждения ядерных спинов в куске металлического родия . [13]

21 век [ править ]

  • 2000 - Ядерные спиновые температуры ниже 100 пК были зарегистрированы в эксперименте в лаборатории низких температур Хельсинкского технологического университета в Эспоо , Финляндия . Однако это была температура одной конкретной степени свободы - квантового свойства, называемого ядерным спином, - а не общая средняя термодинамическая температура для всех возможных степеней свободы. [14] [15]
  • 2014 - Ученые из коллаборации CUORE в Лаборатории Национали дель Гран Сассо в Италии охладили медный сосуд объемом один кубический метр до 0,006 кельвина (-273,144 ° C; -459,659 ° F) в течение 15 дней, установив рекорд для самая низкая температура в известной Вселенной в таком большом непрерывном объеме [16]
  • 2015 - Физики-экспериментаторы из Массачусетского технологического института (MIT) успешно охладили молекулы в газе натрий-калий до температуры 500 нанокельвинов, и ожидается, что это проявит экзотическое состояние вещества , охладив эти молекулы еще немного. [17]
  • 2015 - Группа физиков-атомщиков из Стэнфордского университета использовала технику линзирования материальной волны, чтобы охладить образец атомов рубидия до эффективной температуры 50 пК в двух пространственных измерениях. [18]
  • 2017 - Лаборатория холодного атома (CAL), экспериментальный прибор, запущенный на Международную космическую станцию (МКС) в 2018 году. [19] Прибор создает чрезвычайно холодные условия в условиях микрогравитации на МКС, что приводит к образованию конденсатов Бозе-Эйнштейна, которые являются на величину холоднее тех, что создаются в лабораториях на Земле. В этой космической лаборатории предполагается достичь времени взаимодействия до 20 секунд и температуры всего в 1 пикокельвин ( K), что может привести к исследованию неизвестных квантово-механических явлений и проверке некоторых из самых фундаментальных законов физики. . [20] [21]

См. Также [ править ]

  • Список графиков
  • Сжижение газов
  • История сверхпроводимости
  • История термодинамики
  • Хронология технологий измерения температуры и давления
  • Хронология термодинамики, статистической механики и случайных процессов
  • Промышленный газ

Ссылки [ править ]

  1. ↑ Мартынов, А.В. (1976). «Терминология низкотемпературной техники (обсуждение)». Химическая и нефтяная инженерия . 12 (5): 470–472. DOI : 10.1007 / BF01146769 .
  2. ^ Стефани Далли (1 января 2002). Мари и Карана: два старых вавилонских города . ООО «Горгиас Пресс». п. 91. ISBN 978-1-931956-02-4.
  3. ^ TD McGee (1988) Принципы и методы измерения температуры ISBN 0-471-62767-4 
  4. ↑ Арора, Рамеш Чандра (30 марта 2012 г.). «Механическое парокомпрессионное охлаждение». Холодильное оборудование и кондиционирование воздуха . Нью-Дели, Индия: PHI Learning. п. 3. ISBN 978-81-203-3915-6.
  5. ^ Уильям Каллен, О холода, производимого испаряющимися жидкостями и некоторых других средствах производства холода, в очерках и наблюдениях, физических и литературных, прочитанных перед обществом в Эдинбурге и опубликованных ими, II, (Эдинбург 1756 г.)
  6. ^ 1803 - Томас Мур
  7. ↑ 1844 - Чарльз Пиацци Смит, архивировано 10 февраля 2012 г. в Wayback Machine.
  8. ^ 1851 Джон Горри
  9. ^ «Патентные изображения» . Проверено 15 марта 2015 года .
  10. ^ "приложение-A1" . Проверено 15 марта 2015 года .
  11. ^ Хронология науки и технологий вакуума
  12. ^ «Новое состояние материи, близкое к абсолютному нулю» . NIST. Архивировано из оригинала на 2010-06-01.
  13. ^ «Мировой рекорд низких температур» . Архивировано 18 июня 2009 года . Проверено 5 мая 2009 .
  14. ^ Knuuttila, Tauno (2000). Ядерный магнетизм и сверхпроводимость в родии . Эспоо, Финляндия: Хельсинкский технологический университет. ISBN 978-951-22-5208-4. Архивировано из оригинала на 2001-04-28 . Проверено 11 февраля 2008 .
  15. ^ "Мировой рекорд низких температур" (пресс-релиз). Лаборатория низких температур, Текниллинен Коркеакулу. 8 декабря 2000. Архивировано 18 февраля 2008 года . Проверено 11 февраля 2008 .
  16. ^ «CUORE: Самое холодное сердце в известной Вселенной» . Пресс-релиз INFN . Проверено 21 октября 2014 года .
  17. ^ «Команда Массачусетского технологического института создает ультрахолодные молекулы» . Массачусетский технологический институт, Массачусетс, Кембридж .
  18. ^ Ковачи, Тим; Хоган, Джейсон М .; Шугарбейкер, Алекс; Дикерсон, Сюзанна М .; Доннелли, Кристина А .; Оверстрит, Крис; Касевич, Марк А. (2015). "Линия волны материи к температурам пикокельвина" . Письма с физическим обзором . 114 (14): 143004. DOI : 10,1103 / PhysRevLett.114.143004 .
  19. ^ "Самая крутая наука когда-либо направлялась на космическую станцию" . Наука | AAAS . 2017-09-05 . Проверено 24 сентября 2017 .
  20. ^ "Миссия лаборатории холодного атома" . Лаборатория реактивного движения . НАСА. 2017 . Проверено 22 декабря 2016 .
  21. ^ "Лаборатория холодного атома создает атомный танец" . Новости НАСА . 26 сентября 2014 . Проверено 21 мая 2015 .

Внешние ссылки [ править ]

  • История холодильного оборудования