假設有一極低溫度的物體比熱容極小,當人接觸該物體時,感受是怎樣的?

假設有一極低溫度的物體比熱容極小,當人接觸該物體時,感受是怎樣的?飛賊克斯和康德馬特2018-03-23 01:04:56

假設有一極低溫度的物體比熱容極小,當人接觸該物體時,感受是怎樣的?

其實不用假設,這種物體現實存在,那就是低溫液體。比如液化的氧氣、氨氣、氫氣和氦氣,其中氦氣的比熱容就是極小的,而且它的溫度是最低的。

一個大氣壓下,液氦的沸點是4。2 K。單純利用He-4的減壓致冷,大約能降溫到1。5 K,利用He-3或He-3/He-4稀釋製冷,溫度可以達到mK 量級,接近0。001 K,這個溫度確實夠低了。液氦本身是一種無色液體,粘滯力很小,很容易流動。He-4液體在低溫下有兩個相,在飽和蒸氣壓下兩相分割點在2。18K左右,即降到此溫度以下時,液氦的粘滯性會迅速消失,形成液氦超流體。這種超流體非常申請,即使裝在容器內部,也可能順著容器壁“爬”上來,甚至形成液氦噴泉。這是因為超流液氦沒有粘滯性,而氦分子又很輕,容器壁分子對它們的吸引就足夠把它們拉上來。

假設有一極低溫度的物體比熱容極小,當人接觸該物體時,感受是怎樣的?

氦的比熱容是非常之小的,但高溫物體插入到液氦內部是,液氦會因為吸熱而急劇沸騰。如果空間是開放的,就會產生大量的低溫氦氣,在空氣中凝結水珠,形成大量“煙霧”。如果空間是密閉,那是極其危險的,因為氦氣急劇沸騰之後體積迅速膨脹到數百倍,很容易因為壓強過大發生容器爆炸。所以一般來說,液氦會被儲存在低溫杜瓦瓶裡,一方面要儘可能隔絕外界熱量的傳遞,另一方面要設定安全閥,以防壓力過高爆炸。如果把液氦透過管道傳輸出來,讓人體面板接觸的話,那麼會發生液氦“燙傷”事故(注意不是凍傷)。液氦接觸面板瞬間,因為比熱容極小,溫度極低,同樣會發生劇烈的汽化,這個過程是放熱過程。大量的熱量放出來,導致面板被燙傷。其實類似的,液氮也會有這種危險,只是液氮的比熱容沒那麼小,溫度也沒那麼低(77 K 沸點),所以液氮在接觸乾燥面板時,反而可能因為汽化在面板表層形成一層氣體保護膜,面板可以安然無恙。但是接觸時間過長,或面板上有汗液或水珠,那就要特別小心了,液氮也是可以燙傷或凍傷的!