Kamerlingh Onnes 用來液化氦的裝置現在在博物館展出
1908年7月10日,由荷蘭物理學家 Heike Kamerlingh Onnes實現氦氣首次液化,他在1913年因低溫工作導致液氦的產生而獲得諾貝爾物理學獎。氦是所有元素中沸點和熔點最低的化學元素,氦是元素周期表惰性氣體組中的第一個,在自然界中是一種無色、無味、無毒的惰性氣體。由于荷蘭物理學家Heike Kamerlingh Onnes的工作,液氦在 1908年才首次生產出來。
1853年出生于荷蘭格羅寧根,Kamerlingh Onnes的父親是一家磚廠的老板,他的母親是一位建筑師的女兒。他在家鄉的一所沒有古典語言的中學度過了一段時間后,接受了額外的希臘語和拉丁語教學。
1871-1873年間,Kamerlingh Onnes作為德國物理學家羅伯特·本生和古斯塔夫·基爾霍夫的學生進入海德堡大學。在18 歲時,他在科學領域的才能顯而易見,因為他在烏得勒支大學自然科學學院贊助的比賽中獲得金獎,隨后在大學的類似活動中獲得銀獎明年格羅寧根。
1879年,格羅寧根大學授予他博士學位,在代爾夫特理工學院任教至1882年之后,他被任命為萊頓大學的物理學教授,并擔任教授至1923年。
受他的同胞約翰內斯·范德瓦爾斯和亨德里克·洛倫茲的理論和著作的啟發,Kamerlingh Onnes重組了萊頓的物理實驗室,并建立了現在以他的名字命名的低溫實驗室,以適應他自己的計劃。這意味著萊頓很快確立了自己作為世界低溫研究中心的地位,甚至有人說地球上最冷的地方位于萊頓。
卡默林昂內斯
他花了十多年時間完善低溫實驗技術,同時還研究了低溫下的金屬和流體。到1906年,他成功地建造了一臺改進的氫氣液化機,他的努力最終在1908年7月 0日生產了液氦。
在那個潮濕多風的日子里,Kamerlingh Onnes在黎明前醒來,前往他位于鎮中心的實驗室,那里的技術人員已經在努力工作。前一天液態空氣的存量已經增加到75升,他們開始了液化氫氣的第一項任務。到下午1點30分,他們已經生產出20升液氫來發動對氦氣的攻擊,并將其儲存在杜瓦瓶中。
根據理論,Kamerlingh Onnes知道他們需要多少氫氣以及氦實驗需要多長時間。到了下午2點30分開始冷卻氦氣的時間,再過半個小時,溫度已經下降到93開爾文(-180攝氏度)。
1906年,Kamerlingh Onnes采用了相同的迭代技術,使他們的實驗室能夠以每小時4升的速度生產液態氫。這意味著被液態氫和液態空氣預冷的氦氣可以膨脹通過多孔塞,從而冷卻到更低的溫度。然后將其再循環回到塞子的另一側,在那里膨脹的氦氣通過再次膨脹通過塞子而進一步冷卻。
用于液化氦的裝置的另一個視圖
到下午6點30分,溫度低于液態氫,最終達到6開爾文(-267 攝氏度)。直到最后一瓶液態氫,Kamerlingh Onnes將其連接到設備上,團隊想知道他們是否注定要失敗,因為氦已經循環了20次,但沒有任何跡象。
到晚上7點30分,溫度穩定在4開爾文(-269攝氏度),一位前來查看實驗進展情況的同事表示,溫度計似乎站在一盆液體中。經過仔細觀察,Kamerlingh Onnes能夠辨認出液氦的液面!該實驗只產生了一小杯液氦,準確地說約為60毫升。
Kamerlingh Onnes還在1911年發現并創造了超導這一術語,表明某些電導體的電阻在接近絕對零(-273攝氏度)的溫度下突然完全消失。1908年氦液化的低溫研究幫助他獲得了1913年的諾貝爾物理學獎。