Вблизи абсолютного нуля - Смагин Борис Иванович (бесплатные онлайн книги читаем полные .txt) 📗
Газы, открытые на Солнце
Много различных веществ есть на Земле. Химия знает десятки тысяч различных соединений — сложных веществ, знает тысячи разнообразных реакций, когда вещества соединяются друг с другом, простые становятся сложными, а сложные разлагаются на простые.
Но есть одна небольшая группа особенно упорных веществ. Они не хотят ни с чем соединяться. Живут обособленно. Могут существовать только в чистом виде. Назвали эти газы инертными — безразличными. Они действительно безразличны ко всем веществам на Земле.
Правда, за последние годы ученые сумели заставить некоторые вещества соединяться с инертными газами. Но эти соединения непрочны. Они быстро разваливаются. Инертные газы разыскивали долго.
Это были очень интересные поиски. Один из них — гелий нашли сначала на Солнце. Поэтому и имя ему дали гелий — солнечный. Рассказал историю открытия инертных газов советский ученый Бронштейн. У него и книга написана — «Солнечное вещество». Тем, кто не читал ее, советуем прочесть.
В эту книгу инертные газы попали не случайно. Никаким другим способом, кроме сжижения и ректификации, выделить инертные газы из воздуха нельзя. Ведь и азот, и кислород, и водород можно получать не только ректификацией. Есть много и других способов. Правда, они дороже.
А вот для инертных газов такой возможности нет совсем. И пока ученые не научились сжижать газы, разделить их было невозможно.
Прежде всего давайте познакомимся с ними.
Инертных газов пять: аргон, неон, криптон, ксенон и гелий.
Инертные газы часто встречаются в нашей жизни. Они буквально везде вокруг нас.
Не только потому, что входят в состав воздуха. Посмотрите внимательно. Криптон и ксенон висят прямо над вами, в комнате. Не удивляйтесь и поищите их получше. Не смогли найти? Электрическая лампочка. Что у нее внутри? Раньше из лампочки откачивали воздух, так как тонкий волосок нити в воздухе может сгореть. Но пустотная лампочка не очень выгодна в работе. Как говорят инженеры, у нее небольшой коэффициент полезного действия. И температура нити может быть выше.
Надо наполнить лампу газом. Таким, который был бы безопасен для нити. Сначала употребляли азот. А потом вспомнили об инертных газах. Инертный газ ни с чем не соединяется. И нить в атмосфере инертного газа будет гореть в полной безопасности.
Вот и первое применение — наполнение электрических осветительных ламп.
Неон мы встречаем вечером. В городе зажигаются огни. И рекламы. Именно неон горит во многих рекламных надписях.
Для промышленности важнее всего, пожалуй, аргон. Вернее сказать, что роль аргона могли бы выполнить и другие инертные газы. Но просто аргона в воздухе больше, чем других инертных газов. И добывать его оттуда легче.
Поэтому аргон — весьма важное вещество для промышленности.
Конечно, пользуются его основным драгоценным качеством — нежеланием вступать в реакции, соединяться с различными веществами.
В металлургии часто нужно обрабатывать металлы, сваривать их в таких условиях, чтобы не появлялось никаких примесей. Металлы боятся кислорода, следовательно и воздуха: моментально возникнут окислы. Но и азот, который, вообще говоря, не очень склонен к реакциям, тоже может повредить. А вот аргону можно доверять полностью! Цветные металлы, например, очень часто обрабатывают в аргоне. Безопасно и удобно. Можно, конечно, откачать воздух, работать в вакууме, но в аргоновой среде все происходит гораздо удобнее.
Есть один очень важный металл, который буквально не может жить без аргона. Титан — замечательное вещество, его сплавы не боятся высоких температур, они очень твердые, крепкие. И главное, титановые сплавы могут работать при больших температурах. Вы, конечно, догадались, где материалам приходится жарко — в соплах ракетных двигателей. Далеко не всякие вещества могут выдержать такую страшную жару. А ведь «чем дальше в лес, тем больше дров». Появляются ракеты еще мощнее, скоро они понесут отважных путешественников к далеким планетам. Им нужны еще более жароустойчивые сплавы.
Чистый титан получают и потом обрабатывают только с помощью аргона. Иначе титан будет грязным, с разными примесями. А это уже никак не годится! Значит, аргон, который получается на установках сверххолода, служит для обработки материала, предназначенного для высоких температур.
Вот как бывает в технике!
Сейчас встречаются и не такие чудеса. Вот, например, термическая обработка. Термическая — значит тепловая. А между тем за последнее время инженеры разработали новый метод. Обработка по-прежнему называется термической, а производят ее с помощью… жидкого азота. Металл после ванны из жидкого азота закаляется так же, как будто побывал в жерле огнедышащей печи.
Высокие температуры и низкие переплетаются в технике сплошь да рядом.
Сталь на сталеплавильных заводах теперь стали чистить аргоном. Ведь к жидкой стали часто примешиваются пузырьки газов. Газы реагируют со сталью, появляются примеси. Как от них избавиться?
Продуть сталь аргоном!
Аргон быстро вытеснит все газы, которые «окопались» внутри стали, и займет их место. Но ведь для металла аргон безвреден. Он не способен окислить металл, дать какие-то примеси. Поэтому с ним можно мириться.
Таков аргон — подсобный материал металлургии. Металлурги мечтают создать целые цеха, где атмосфера была бы аргоновой. Вместо воздуха — аргон. А людям можно дать специальные кислородные баллоны.
Или еще лучше — создать безлюдные цехи. Пусть все делают автоматы. Автоматам аргон не страшен. Даже полезен. Есть такая мрачная болезнь металлов — коррозия. У железа она называется ржавчиной.
Если кругом один аргон, никакой коррозии не будет и в помине. Ведь при коррозии металл соединяется с газами воздуха. А с аргоном никому еще не удалось соединиться.
Но наиболее интересный из инертных газов, без сомнения, гелий. Ведь из него можно получить самую холодную жидкость. «Живет» жидкий гелий в самой непосредственной близости от абсолютного нуля. Как раз там, где разыгрываются весьма странные события, там, где привычный нам мир меняется до неузнаваемости.
И во всех случаях, когда надо исследовать или использовать самые низкие температуры, на «сцене» появляется гелий.
Мы пока что находимся на уровне минус 180 — минус 190 градусов Цельсия. До жидкого гелия еще добрых шестьдесят градусов с лишком. Но мы их скоро пройдем. И тогда начнутся настоящие чудеса.
Но мы, по-моему, что-то очень много времени тратим на довольно скучные описания. Только издали посмотрели, как получают жидкий кислород. Поближе с ним не познакомились. А надо бы.
Вот, скажем, куда отправилась эта цистерна с жидким кислородом?
Очень интересно проследить. Тем более, что известно заранее — будут взрывы!
На Северном руднике
Далеко на Севере расположен Норильский горный комбинат. Его создали за Полярным кругом советские люди. Город большой, со всеми удобствами настоящего европейского города.
А между тем Норильск находится там, где еще недавно и нога человека не ступала, где лишь изредка попадались охотники.
Почему же людей потянуло в такую даль? Норильск сказочно богатый край. Чего тут только нет! Черные руды почти на поверхности земли. Нагибайся и собирай! Кроме того, там есть масса драгоценнейших веществ, которые ценятся, как говорится, на вес золота.
Поэтому и появился здесь большой красивый город. Полезные ископаемые добывают самым простым способом. Гордые породы взрывают, благо далеко углубляться не нужно. Потом взорванное сырье собирают, чистят, выплавляют металлы.
Но главное для нас, главное, для чего мы вспомнили о Норильске, — это, конечно, взрывы, потому что во взрывчатку, особенно часто используемую в Норильске, входит жидкий кислород.
В сотнях приключенческих книг и кинокартин рассказывают, как под покровом ночи наши храбрые партизаны подрывали эшелоны с фашистскими солдатами, грузами, оружием.
