5.奇妙的超低溫世界 教案
ⅲ.超低溫技術(shù)發(fā)展的歷史概況
1877 年法國的 caillet 有史以來第一次液化空氣。 同年瑞士日內(nèi)瓦的畢克替 (pictet) 制成液化氧氣。
1880 年波蘭創(chuàng)辦世界第一個(gè)低溫研究所。
1890 年杜而 (dewar) 首次制成真空隔熱低溫容器 (vacuum insulated vessel) 為裝備低溫液體之用。
1898 年杜而第一次制成液化氫氣。
1908 年歐尼斯首次液化氨氣，為超低溫工程創(chuàng)下新紀(jì)元。
1911 年歐尼斯發(fā)現(xiàn)超導(dǎo)電性 (superconductivity) 。
1942 年德國首次放射 v-2 武器系統(tǒng)，創(chuàng)下火箭紀(jì)元 ( 用 25 ％液態(tài)氧及 75 ％酒精混合物為燃料 ) 。
1952 年美國國家標(biāo)準(zhǔn)局在柯羅拉多州的保德爾開設(shè)一個(gè)超低溫實(shí)驗(yàn)所 cryogenie engineering laboratory 從事收集及研究發(fā)展低溫物性、化性的數(shù)據(jù)與資料。
1959 年美國太空總署 (nasa) 的大型液化氫氣制造廠在加州完工。
1968 年美國的醫(yī)學(xué)博士庫波利用低溫外科手術(shù)首次進(jìn)行腦癌開刀手術(shù)，并獲得成功。
美國阿波羅登月球研究計(jì)劃完成 (post appolo) 以后，政府補(bǔ)助的研究預(yù)算大量削減，很多靠政府生意起家的低溫工業(yè)公司都紛紛往工業(yè)用液化氣方面發(fā)展。諸如化學(xué)工業(yè)、電子工業(yè)、制鋼工業(yè)都要消耗大量的液化氧、氮、氫、氦等。另一重要工業(yè)與低溫工程相關(guān)的是液化天然氣，因天然氣產(chǎn)地與工業(yè)消耗地往往距離很遠(yuǎn)，若以氣態(tài)運(yùn)輸則在技術(shù)與經(jīng)濟(jì)上都不切實(shí)際，所以必須先經(jīng)液化以減小其體積，運(yùn)輸起來效率才高。如此，則低溫液化工程成為很重要的一環(huán)。其他液化氫氣也被考慮為將來最具實(shí)用價(jià)值而無公害的燃料，將來低溫工程的發(fā)展，一定有不可或缺的重要地位。 1972 年，全美國低溫工業(yè)的營業(yè)額已超過十億美元。
ⅳ.應(yīng)用在低溫工程上的主要學(xué)科
v .超低溫工程應(yīng)用的范圍
下列應(yīng)用低溫工程的實(shí)例及將來性：
1 .火箭推動(dòng)系統(tǒng) (rocket propulsion system)
——一般用液化氫為燃料而以液化氧為助燃劑。
2 .低溫物理與化學(xué)——如利用氫氣泡室 (hydrogenbubble chamber) 在高能量物理 physics) 的研究。在化學(xué)實(shí)驗(yàn)中也利用低溫紅外線 (1r) 及 spectrometry 方面的研究。 (hishenergy
3 .電子學(xué) (electronics) 及核子工程 (nucleaterpneering) 方面的應(yīng)用——如微波激射 (maser) 必須在液化氮或液化氮低溫下施行以收實(shí)效。中子撞擊 (neutron bombardment) 亦在超低溫下施行， 以備發(fā)展應(yīng)用在反應(yīng)爐中。
4 .超導(dǎo)性及磁性 (superconductivity and magnet) ——如已發(fā)展的超導(dǎo)性磁具可以在 1 . 5 時(shí)的空間中產(chǎn)生 30000 高斯的磁場圈。普通要產(chǎn)生同樣磁場圈若不用超導(dǎo)性物質(zhì)則要 7 英尺直徑， 5 英尺長及 45 噸的重量的電磁鐵，費(fèi)電 150 千瓦。標(biāo)準(zhǔn)的超導(dǎo)性磁具的直徑僅 3-4 英寸，長 4-5 英寸，而重量只不過幾磅而已。
5 .生物及醫(yī)工方面的應(yīng)用——有一門利用低溫的生物學(xué) (cryobiology) 目前正被注意。一種用液化氮冷凍的器具，可以用來保藏血液、皮膚及骨髓等。將來剛死的人的內(nèi)臟也可以用超低溫下保存，以待醫(yī)師們移植到需要此臟器的病人身上。
6 .食品保存與運(yùn)輸——利用液化氮?dú)馀c新鮮食品如魚、蝦、 肉等面接觸，使其表面在瞬間被凍結(jié)，而把美味及香氣包藏在食物里面，如此運(yùn)輸?shù)较M(fèi)市場再解凍，則食品仍恢復(fù)新鮮一般。用液化氮的好處是在于瞬間冰凍。