低温物理学和稀有气体

快捷方式: 差异，相似，杰卡德相似系数，参考。

低温物理学和稀有气体之间的区别

低温物理学 vs. 稀有气体

低溫物理學 (Cryogenics)，又稱低溫學，是物理學的分支，主要研究物質在低溫狀況下的物理性質的科學，有時也包括低溫下獲得的生成物和它的測量技術。而低溫物理學中的低溫定義為−150 °C（−238 °F，即123K）以下的溫度。 19世紀，英國物理學家法拉第在一次實驗中偶然液化了氯氣，由此，他認為一切氣體在低溫高壓的情況下都可以被液化。到了19世紀40年代，法拉第本人已經成功液化了當時大多數已知的氣體，只有氧氣、氮氣、氫氣、一氧化碳、二氧化氮、甲烷六種氣體無法液化，而且創出當時的最低溫度（ -110 °C, 163K）。隨後，低溫設備不斷被完善，逐級降溫和定壓氣體膨脹方法開始廣泛應用。1898年英國物理學家杜瓦成功液化了氫氣，標誌著這六種氣體都夠能被液化。1895年，英國化學家從礦石中分離出更難液化的氣體——氦氣。直至1908年，才成功被荷蘭萊頓大學的物理學家海克·卡末林·昂內斯將其液化，同時令低溫記錄創下新低（ -269 °C, 4K）。之後，昂內斯獲得1913年的諾貝爾物理學獎。 1911年，昂內斯意外發現以（ -268.8 °C, 4.2K）的液氦冷卻汞時，電阻突然驟降到接近零歐姆（0Ω），此現象即為超導現象。隨後，他又發現在低溫下鉛、錫也和汞一樣具有相似的超導特性。超導效應的發展前景可觀，如果能使超導材料在室溫下應用，將能大大提高輸電的效能，延長材料使用的壽命，降低熱損耗。近年，物理學家正不斷尋找超導轉變溫度（Tc）更高的超導材料。目前，高溫超導體已經成為凝聚態物理學中最熱門的研究領域。. --、鈍氣、高貴氣體，是指元素周期表上的18族元素（IUPAC新规定，即原来的0族）。它们性质相似，在常温常压下都是无色无味的单原子气体，很难进行化学反应。天然存在的稀有气体有六种，即氦（He）、氖（Ne）、氩（Ar）、氪（Kr）、氙（Xe）和具放射性的氡（Rn）。而人工合成的Og原子核非常不稳定，半衰期很短。根据元素周期律，估计Og比氡更活泼。不過，理论计算显示，它可能会非常活泼，并不一定能称为稀有气体；根據預測，同為第七週期的碳族元素鈇反而能表現出稀有氣體的性質。 稀有气体的特性可以用现代的原子结构理论来解释：它们的最外电子层的电子已「满」（即已达成八隅体状态），所以它们非常稳定，极少进行化学反应，至今只成功制备出几百种稀有气体化合物。每种稀有气体的熔点和沸点十分接近，温度差距小于10 °C（18 °F），因此它们仅在很小的温度范围内以液态存在。 经气体液化和分馏方法可从空气中获得氖、氩、氪和氙，而氦气通常提取自天然气，氡气则通常由镭化合物经放射性衰变后分离出来。稀有气体在工业方面主要应用在照明设备、焊接和太空探测。氦也会应用在深海潜水。如潜水深度大于55米，潜水员所用的压缩空气瓶内的氮要被氦代替，以避免氧中毒及氮麻醉的徵状。另一方面，由于氢气非常不稳定，容易燃烧和爆炸，现今的飞艇及气球都采用氦气替代氢气。.

压强

生在兩個物體接觸表面、垂直於該表面的作用力，亦可稱為壓力。通常來說，在液壓、氣動或大氣層等領域中提到的「壓力」指的實際上是壓强，即在数值上等於接觸表面上每單位面積所受壓力。 壓強是分布在特定作用面上之力與該面積的比值。換句話說，是作用在與物體表面垂直方向上的每單位面積的力的大小。計式壓強是相較於該地之大氣壓的壓強。雖然壓強可用任意之力單位與面積單位進行測量，但是壓強的國際標準單位（每單位平方公尺的牛頓）也被稱作帕斯卡。 一般以英文字母「p」表示。压力與力和--積的關係如下： 其中.

低温物理学和压强 · 压强和稀有气体 · 查看更多 »

诺贝尔物理学奖

| title.

低温物理学和诺贝尔物理学奖 · 稀有气体和诺贝尔物理学奖 · 查看更多 »

铅

铅（Plumbum，化学符号：Pb）為化学元素，原子序数82。铅是柔軟和展性強延性不佳的弱金属，有毒，也是重金属。铅原本的顏色為青白色，在空气中表面很快被一层暗灰色的氧化物覆盖。可用於建筑、铅酸充电池、弹頭、炮弹、銲接物料、釣魚用具、漁業用具、防輻射物料、奖杯和部份合金，例如電子焊接用的鉛錫合金。.

低温物理学和铅 · 稀有气体和铅 · 查看更多 »

氡

氡是化學元素，符號為Rn，原子序為86，屬於稀有氣體，無色、無臭、無味，具放射性，是鐳自然衰變後的間接產物，最穩定同位素為222Rn，半衰期為3.8天。在常規條件下，氡是密度最高的氣體物質之一。它同時也是唯一一種常規條件下只含放射性同位素的氣體，其輻射可以對健康造成損害。由於其放射性很強，所以針對氡的化學研究較為困難，已知化合物也很少。 釷和鈾在地球形成時已經存在。在它們緩慢衰變為鉛的過程中，氡會作為衰變鏈的一部份自然產生。釷和鈾的自然同位素半衰期都長達數十億年，因此這兩種元素連同鐳、氡等衰變產物，在今後幾千萬年後的豐度仍將和今天的程度相近。, Agency for Toxic Substances and Disease Registry, U.S. Public Health Service, In collaboration with U.S. Environmental Protection Agency, December 1990.

低温物理学和氡 · 氡和稀有气体 · 查看更多 »

氢

氫是一種化學元素，其化學符號為H，原子序為1。氫的原子量為，是元素週期表中最輕的元素。單原子氫（H）是宇宙中最常見的化學物質，佔重子總質量的75%。等離子態的氫是主序星的主要成份。氫的最常見同位素是「氕」（此名稱甚少使用，符號為1H），含1個質子，不含中子；天然氫還含極少量的同位素「氘」（2H），含1個質子和1個中子。 氫原子最早在宇宙復合階段出現並遍佈全宇宙。在標準溫度和壓力之下，氫形成雙原子分子（分子式為H2），呈無色、無臭、無味非金屬氣體，不具毒性，高度易燃。氫很容易和大部份非金屬元素形成共價鍵，所以地球上大部份的氫都以分子的形態存在，比如水和有機化合物等。氫在酸鹼反應中尤其重要，因為在這類反應中各種分子須互相交換質子。在離子化合物中，氫原子可以獲得一個電子成為氫陰離子（H−），或失去一個電子成為氫陽離子（H+）。雖然在一般寫法中，氫陽離子就是質子，但在實際化合物中，氫陽離子的實際結構是更為複雜的。氫原子是唯一一個有薛定諤方程式解析解的原子，所以對氫原子模型的研究在量子力學的發展過程中起到了關鍵的作用。 16世紀，人們通過混合金屬和強酸，首次製備出氫氣。1766至1781年，亨利·卡文迪什第一次發現氫氣是一種獨立的物質，燃燒後會產生水。安東萬-羅倫·德·拉瓦節根據這一性質，將其命名為「Hydrogen」，在希臘文中意為「生成水的物質」。19世纪50年代，英国医生合信编写《博物新编》（1855年）时，把元素名翻译为“轻气”，成為今天中文「氫」字的來源。 氫氣的工業生產主要使用天然氣的蒸汽重整過程，或通過能源消耗更高的水電解反應。大部份的氫氣都在生產地點直接使用，主要應用包括化石燃料處理（如裂化反應）和氨生產（一般用於化肥工業）。在冶金學上，氫氣會對許多金屬造成氫脆現象，使運輸管和儲存罐的設計更加複雜。.

低温物理学和氢 · 氢和稀有气体 · 查看更多 »

氧气

氧气（Oxygen, Dioxygen，分子式O2）是氧元素最常见的单质形态，在空气中按体积分数算大约占21%，在标准状况下是气体，不易溶于水，密度比空气略大，氧气的密度是1.429g/L 。不可燃，可助燃。.

低温物理学和氧气 · 氧气和稀有气体 · 查看更多 »

氮

氮是一种化学元素，其化学符号为N；原子序数是7。在自然界中氮单质最普遍的形态是氮气，这是一种在标准状况下无色无味无臭的雙原子气体分子，由于化学性质稳定而不容易发生化學反应。氮气是地球大气中含量最多的气体，佔總體積的78.09%。1772年在苏格兰爱丁堡，由丹尼尔·卢瑟福分離空氣後发现。氮属于氮族元素中的一种。 氮是宇宙中常見的元素，在銀河系及太陽系的豐度排第七名。其生成的原因推測是由於超新星中碳和氫產生的核融合。由於氮元素及其和氫、氧形成的常见化合物都极易揮發，因此在內太陽系中的類地行星中氮元素較不常見。不過和地球一样，其他行星及其卫星的大氣層中，气态的氮及其化合物很常见。 很多工业上很重要的化合物（比如氨、硝酸、用作推进剂或炸药的有机硝酸盐以及氰化物）都含有氮原子。氮原子之间具有非常牢固的化学键，无论是在工业中或是在生物体內，将转化为有用的含氮化合物都是很不容易的。相应的，当含氮化合物燃烧，爆炸或分解时会产生氮气，并通常可以释放大量有用的能量。合成产生的氨和硝酸盐是关键的工业化肥料，而硝酸盐肥料是引起水系统富营养化的关键污染物。 含氮化合物除了作为肥料和能量储存的功用之外还有其他多种用途。氮是克維拉纤维和氰基丙烯酸酯强力胶水等多种材料的组成部分。在各种药学药品的大类中（包括抗生素）都含有氮元素。许多药物都是天然含氮信号分子的类似物或前体药物。比如，有机硝酸盐硝酸甘油和硝普钠在体内代谢产生一氧化氮以控制血压。植物中的生物鹼（经常是防卫性化合物）根据定义是含有氮的，许多知名的含氮药物（比如咖啡因和吗啡）是生物碱或是合成的天然产物类似物，像许多植物生物碱一样用作于动物体内的神经传导物质的接收器上（例如合成苯丙胺）。 氮主要存在于所有的有机体的氨基酸（以及蛋白质）和核酸（DNA和RNA）之中。人类身体中的3%的重量都是氮元素构成的，其含量仅次于氧元素、碳元素和氢元素。氮循环是指氮元素从空气进入生物圈和有机化合物中然后再返回大气的转移过程。.

低温物理学和氮 · 氮和稀有气体 · 查看更多 »

氙

氙（注音：ㄒㄧㄢ，漢語拼音：xiān；舊譯作氠、氥、𣱧）是一種化學元素，化學符號為Xe，原子序為54。氙是一種無色、無味的稀有氣體。地球大氣層中含有痕量的氙。 雖然氙的化學活性很低，但是它仍然能夠進行化學反應，例如形成六氟合鉑酸氙──首個被合成的稀有氣體化合物。 自然產生的氙由8種穩定同位素組成。氙還有40多種能夠進行放射性衰變的不穩定同位素。氙同位素的相對比例對研究太陽系早期歷史有重要的作用。具放射性的氙-135是核反應爐中最重要的中子吸收劑，可通過碘-135的核衰变產生。 氙可用在閃光燈和弧燈中，或作全身麻醉藥。最早的准分子激光設計以氙的二聚體分子（Xe2）作為激光介質，而早期激光設計亦用氙閃光燈作激光抽運。氙還可以用來尋找大質量弱相互作用粒子，或作航天器離子推力器的推進劑。.

低温物理学和氙 · 氙和稀有气体 · 查看更多 »

汞

汞是化学元素，俗稱水銀，臺灣亦可寫作銾，化学符号Hg，原子序数80，是種密度大、銀白色、室温下為液態的過渡金属，為d区元素。常用來製作溫度計。在相同條件下，除了汞之外是液體的元素只有溴。銫、鎵和銣會在比室溫稍高的溫度下熔化。汞的凝固點是，沸點是，汞是所有金屬元素中液態溫度範圍最小的。 汞在全世界的矿产中都有产出，主要来自朱砂（硫化汞）。摄入或吸入的朱砂粉尘都是剧毒的。汞中毒还能由接触可溶解于水的汞（例如氯化汞和甲基汞）引起，或是，吸入汞蒸气或者食用被汞污染的海产品或吸食入汞化合物引起中毒。 汞可用于溫度計、氣壓計、壓力計、血壓計、浮閥、水銀開關和其他裝置，但是汞的毒性導致汞溫度計和血壓計在醫療上正被逐步淘汰，取而代之的是酒精填充，鎵、銦、錫的填充，-zh-cn:数码;zh-tw:數位;zh-hk:數碼;-的或者基於電熱調節器的溫度計和血壓計。汞仍被用于科學研究和補牙的汞合金材料。汞也被用于發光。荧光燈中的電流通过汞蒸氣產生波長很短的紫外線，紫外線使荧光體发出荧光，從而產生可見光。.

低温物理学和汞 · 汞和稀有气体 · 查看更多 »

沸点

沸点是指物质沸腾时的温度，更严格的定义是液体成为气体的温度。液体在未达到沸点温度时也会通过挥发变成气体。然而，挥发是一种液体表面的现象，也就是说只有液体表面的分子才会挥发。沸腾则是在液体的整个部分发生的变化，处于沸点的液体的所有分子都会蒸发，不断地产生气泡。.

低温物理学和沸点 · 沸点和稀有气体 · 查看更多 »

液氦

液氦（）是指在極低溫的攝氏溫標-269 °C（約等於熱力學溫標4 K或者是華氏溫標-452.2 °F）時成為液體的氦，該化學元素的沸點與臨界點取自於氦的同位素：較為常見的氦-4與較為少見的氦-3。其中液態氦-4在1個大氣壓（101.3帕斯卡）的情況下，其密度大約是每公升125克。.

低温物理学和液氦 · 液氦和稀有气体 · 查看更多 »

温度

温度是表示物体冷热程度的物理量，微观上来讲是物体分子热运动的剧烈程度。温度只能通过物体随温度变化的某些特性来间接测量，而用来量度物体温度数值的标尺叫温标。它规定了温度的读数起点（零点）和测量温度的基本单位。溫度理論上的高極點是「普朗克溫度」，而理論上的低極點則是「絕對零度」。「普朗克溫度」和「絕對零度」都是無法通过有限步骤達到的。目前国际上用得较多的温标有摄氏温标（°C）、华氏温标（°F） 、热力学温标（K）和国际实用温标。 温度是物体内分子间平均动能的一种表现形式。值得注意的是，少數幾個分子甚至是一個分子構成的系統，由於缺乏統計的數量要求，是沒有溫度的意義的。 溫度出現在各種自然科學的領域中，包括物理、地質學、化學、大氣科學及生物學等。像在物理中，二物體的熱平衡是由其溫度而決定，溫度也會造成固體的熱漲冷縮，溫度也是熱力學的重要參數之一。在地質學中，岩漿冷卻後形成的火成岩是岩石的三種來源之一，在化學中，溫度會影響反應速率及化學平衡。大气层中气体的温度是气温（Atmospheric temperature），是氣象學常用名词。它直接受日射所影響：日射越多，氣温越高。 溫度也會影響生物體內許多的反應，恒温动物會調節自身體溫，若體溫升高即為發熱，是一種醫學症狀。生物體也會感覺溫度的冷熱，但感受到的溫度受風寒效應影響，因此也會和周圍風速有關。.

低温物理学和温度 · 温度和稀有气体 · 查看更多 »