低温学

低温学低温现象的产生和应用。

低温温度范围定义为- 150°C(−238°F)到绝对零度(- 273°C或- 460°F)，分子运动在理论上最接近的温度停止完全。低温通常用绝对或开尔文标度来描述，其中绝对零度被写成0K，没有度号。通过在摄氏温标上加273，可以实现从摄氏温标到开尔文温标的转换。

低温比一般物理过程中遇到的温度要低得多。在这些极端条件下，材料的强度、导热性、延展性和电阻在理论上和商业上都有重要意义。因为热是由分子的随机运动产生的，所以低温下的材料尽可能接近静态和高度有序的状态。

低温学始于1877年，那一年氧气第一次冷却到液态(- 183°C, 90 K)。从那时起，低温学的理论发展就与温度的增长有关制冷系统。1895年，当温度已经可以达到40k时，空气被液化并分离成主要成分;1908年，氦被液化(4.2 K)倾向许多过冷金属失去了对电的所有电阻，这一现象被称为超导是发现。到20世纪20年代和30年代，接近绝对零度的温度达到了，到1960年，实验室可以产生0.000001 K的温度，比绝对零度高百万分之一开尔文。

低于3 K的温度主要用于实验室工作，特别是研究氦的性质。氦在4.2 K时液化，变成氦i，然而，在2.19 K时，它突然变成了氦二世氦气是一种粘度非常低的液体，它可以从玻璃的侧面爬上去，穿过微小的小孔，这些小孔太小，普通液体都无法通过，包括氦I(氦I和氦II在化学性质上是相同的)。这种性质被称为超流性。

低温气体液化技术最重要的商业应用是储存和液化运输的液化天然气(LNG)，主要由甲烷、乙烷和其他可燃气体组成的混合物。天然气在110 K时液化，使其在室温下收缩到其体积的1/600，并使其足够致密斯威夫特用特殊绝缘的油罐运输。

极低温也用于简单而廉价地保存食物。产品被放置在一个密封的罐中，并喷上液体氮．氮立即蒸发，吸收热含量农产品。

在冷冻手术低温手术刀或探针可以用来冷冻不健康的组织。然后通过正常的身体过程去除由此产生的死亡细胞。这种方法的优点是冷冻组织而不是切开它会产生更少的出血。冷冻手术中使用液氮冷却的手术刀;事实证明，它在去除扁桃体、痔疮、疣、白内障和一些肿瘤方面是成功的。此外，成千上万的病人得到了治疗帕金森病通过冻结大脑中被认为是导致这一问题的小区域。

低温技术的应用也扩展到空间飞行器上。1981年，美国。航天飞机哥伦比亚在液氢/液氧推进剂的帮助下发射。

在冷却到极端温度的材料的特殊性能中，超导性是最重要的。它的主要应用是在建设用于粒子加速器的超导电磁铁。这些大型研究设施需要强大的磁场传统的电磁铁可以被产生磁场所需的电流熔化。液氦冷却到电流流经电缆的4k左右，允许更强的电流流动，而不会因电阻产生热量。