Главная > Физика > Введение в физику (А. И. Китайгородский)
<< Предыдущий параграф
Следующий параграф >>
<< Предыдущий параграф Следующий параграф >>
Макеты страниц

§ 248. Сжижение газов

Если сжимать вещество, температура которого выше критической, то мы не сумеем получить жидкость. При высоком сжатии удастся получить вещество с весьма высокой плотностью, удастся привести молекулы в соприкосновение. Тем не менее мы не сможем получить жидкость в том обычном смысле, который придается этому слову. Мы не получим жидкости, которую можно налить в стакан, не получим того состояния вещества, которому свойствен объем. Все это является следствием того, что при сжатии не была пересечена кривая фазового равновесия. Отсутствие такого пересечения показывает, что мы не можем получить двухфазной системы жидкость — газ. А это и означает невозможность получения жидкости, занимающей - определенный, а не весь предоставляемый ей объем.

Для того чтобы произвести сжижение газов, нужно вести процесс сжатия при температурах ниже критической точки. Дело обстоит несложно, если такие температуры можно осуществить путем теплообмена с холодными телами. Однако у кислорода, азота,

водорода критические температуры лежат очень низко. Для сжижения этих газов приходится прибегать к охлаждению, достигаемому процессом Джоуля — Томсона, или к адиабатическому охлаждению.

При охлаждении первым способом газ сжимают в компрессоре и пропускают через холодильник. Далее газ поступает в спираль и, вытекая через отверстие, которое играет роль перегородки в опыте Джоуля — Томсона (см. стр. 153), расширяется до атмосферного давления. При этом газ охлаждается, поднимается кверху и охлаждает спираль; таким образом, следующая порция вытекающего газа будет холоднее предыдущей. В конце концов газ превращается в жидкость.

Другой способ сжижения газа заключается в использовании детандера (расширителя). В поршневом детандере газ адиабатически расширяется, совершает работу по подъему поршня и выходит охлажденный из цилиндра. Заставляя первую порцию газа охлаждать последующую, можно довести этим способом температуру до Дальнейшее охлаждение затруднено отсутствием подходящих смазочных средств, позволяющих осуществить движение поршня по стенкам цилиндра с малым трением. Выход из положения был найден П. Л. Капицей, разработавшим холодильную турбину— турбодетандер. Турбина приводится во вращение газом, поступающим из компрессора. Газ адиабатически расширяется, охлаждается и охлаждает следующую порцию газа. Трудности со смазкой избегаются просто по той причине, что подшипники, которые надо смазывать, могут быть вынесены за пределы холодного пространства.

<< Предыдущий параграф Следующий параграф >>
Оглавление