文档介绍：氦的液化和超导电性的发现
发现的背景
1823年法拉第第一次观察到液化氯,其后各种气体的液化和更低温度的实现一直是实验物理学的重要课题。但实验的规模始终不能满足需要。
1873年,范德瓦耳斯(Van der Waals)在他的博士论文“气态和液态的连续性”中,提出了包括气态和液态的“物态方程”,即范德瓦耳斯方程。
1877年,盖勒德()和毕克特()分别在法国和瑞士同时实现了氧的液化。
1880年,范德瓦耳斯又提出了“对应态定律”,进一步得到物态方程的普遍形式。在他的理论指导下,英国皇家研究所杜瓦的()于1898年实现了氢的液化和固化。
1895年德国人林德()和英国人汉普逊()利用焦耳-汤姆生效应(即节流膨胀效应)开始大规模地生产液氧和液氮。著名的林德机成了低温技术的基本设备。
但是经过多年努力,用了许多办法都未能实现氦的液化。
人物介绍
卡末林-昂纳斯 Heike Kamerlingh Onnes
1853-1926
荷兰莱顿大学低温物理学家
超导电性的发现者
1913年诺贝尔物理学奖
-因对低温下物质特性的研究,特别是这些研究导致了液氦的生产
卡末林-昂纳斯
1853年9月21日出生于荷兰格罗宁根一位砖窑主的家庭里。
1870年进入格罗宁根大学,第二年即获科学学士学位。
l878年通过考试获科学硕士学位。
1879年以论文“地球旋转的新证据”获博士学位。
1882年他被任命为莱顿大学的实验物理和气象学教授。他在莱顿大学建立了低温实验室,二十世纪之初,莱顿低温实验室成了世界闻名的低温研究中心。卡末林-昂纳斯三十岁成为阿姆斯特丹皇家科学院院士。他是国际液化协会的创始人之一。
1926年2月21日卡末林-昂纳斯在莱顿逝世,享年73岁。

卡末林-昂纳斯的主要科学成就是全面研究了低温下物质特性的研究,这些研究导致了液氦的生产和超导电性的发现。他很重视培养人才,为此创立了一所技工学校,让学生晚上学习,白天在实验室工作。他培养的玻璃技师不但满足了本国的需要,还受聘到许多国家的物理实验室工作,为发展低温物理学和真空技术作出了贡献。卡末林-昂纳斯还广招科技人员,包括来自国外的访问学者,集中到他的周围。
发现的过程
卡末林-昂纳斯以极大的精力改善了实验室装备,使之由初具规模发展到后来居上。莱顿低温实验室于1894年建立了能大量生产液氢和其它气体(包括氦气)的工厂和一栋规模甚大的实验楼馆。他以工业规模建立实验室,这在历史上还是第一次。就是从这里开始,物理学由手工业方式走向现代的大规模水平。-昂纳斯的低温实验装置原理图。
卡末林-昂纳斯的低温实验装置原理图
1908年7月10日,卡末林-昂纳斯和他的同事在精心准备之后,集体攻关,终于使氦液化。它标志着20世纪“大科学”首次登台,初战告捷。卡末林-昂纳斯的准备工作极其细致,他事先对氦的液化温度作了理论估算,预计是在5-6K。氦气大量储备,有充足的供应。液氢是自制的。在实验前一天,制备了75升液态空气备用。凌晨5时许,20升液态氢已准备好,逐渐灌入氦液化器中。用液氢预冷要极端小心,如果有很微量的空气混入系统就会前功尽