Приглашаем на IV международную конференцию
«Современные проблемы теплофизики и энергетики«» (СПТЭ-2024)

Направления работы конференции:
• Гидродинамика и тепломассообмен,
• Физика плазмы и плазменные технологии,
• Свойства рабочих тел в энергетике,
• Повышение эффективности, надежности и безопасности работы теплоэнергетического оборудования ТЭС и АЭС, цифровизация энергетики

Срок подачи расширенных тезисов докладов - до 15 мая 2024 года.
Конференция пройдёт в октябре 2024 года в Московском Энергетическом институте
Подробная информация на официальном сайте - spte.mpei.ru

Криофизика. Наука XXI века

Историю холодильников и технологий получения низких температур отсчитывают обычно с доисторических времён. Использовать природный лёд для хранения продуктов человечество научилось ещё в незапамятные времена. Ледяные погреба, куда закладывались бруски льда с рек и озёр, известны во всех древних цивилизациях, развивающихся в тех регионах, где естественные водоёмы замерзали на зиму. А успешные попытки доставки ледяных глыб в те регионы, где никогда не выпадает снег, описаны в ряде древних трактатов как европейских, так и азатских культур.

Криофизика.рф - научные открытия, научные статьи, научно-популярные книги

В обозримом и задокументированном отрезке истории последних нескольких веков поставки льда считались рискованным, но прибыльным бизнесом. Ледяные короли были, возможно, менее могущественны, чем соляные или сахарные, но обладали существенным влиянием на экономические процессы.

В русской традиции рукотворные ледяные пещеры считались обыденной и само собой разумеющейся частью быта. В северных деревнях так называемые «ледники» сооружались в стороне от деревни, в ряде случаев это были довольно интересные инженерные сооружения с вентиляцией и системой отвода ливневых и грунтовых вод. В центральных российских регионах отдельные продуктовые погреба сооружались на придомовых участках. В некоторых из таких погребов лёд не таял за всё лето. Уральские общины горнодобытчиков полагались на общие хранилища большой площади, часто сооружавшихся за счёт владельцев рудников и металлообрабатывающих предприятий. Назначение у всех этих ледников было одно - как можно дольше сохранить запас продуктов. Причём лёд спасал не только от плесени и грибков, грамотно оборудованный ледник защищал припасы и от грызунов, и от крупных животных, ищущих пропитания.

Первыми более-менее серьёзными научными экспериментами по изучению процессов охлаждения можно считать опыты естествоиспытателей XVI века, которые установили, что на ускорение процесса охлаждения существенно влияет добавление в воду соли или селитры. В XVII веке философ Фрэнсис Бэкон сформулировал асиметрию природы по отношению к теплу и холоду. Получить тепло можно сравнительно легко, а вот холод приходится искать там, где он есть. Ф.Бэкон также предположил, что передача тепла осуществляется с помощью корпускул - малых невидимых частиц вещества. Это было гениальной догадкой, подтверждение которой заняло ещё два века.

К середине XVIII века в повседневный обиход вошли ртутные термометры, однако понятие температуры ещё не было чётко определено, а теплофизика не сформировалась как часть общего физического знания. Полемика о природе теплоты продолжалась, но представления о том, как получить холод, оставались областью туманных и неопределённых догадок. Хотя интересно, что во всемирно известном романе «Путешествия Гулливера» Джонатан Свифт сатирически описал ожижение воздуха, считая это абсолютно бессмысленной научной темой. Как и некоторые другие издевательские и вроде бы псевдонаучные догадки Свифта, эта оказалась пророческой.

В первой половине XIX века Майкл Фарадей сумел провести ожижение десятка известных газов и получить сухой лёд. Дмитрий Менделеев и Томас Эндрюс определили, что для каждого газа и жидкости существует критическая точка (критическое значение температуры), при которой газ сжижается или жидкость переходит в газ. А дальше опыты с дросселированием (технологией понижения давления газа или пара) привели к рывку в сфере изучения межфазовых переходов. В 1877 году Луи Поль Кайетте и Рауль Пьер Пикте получили сжиженный кислород.

В 1910 году Гейке (Хайке) Камерлинг-Оннес сумел достичь абсолютного нуля, и это достижение можно считать фундаментальным для развития криогеники. Помимо установки собственно температурного рекорда, Камерлинг-Оннес впервые описал явление сверхпроводимости, чем и определил мощное направление развитие физики XX века. (Читайте подробнее на нашем сайте: На пути к сверхнизким температурам)

В России важный импульс развитию физики низких температур придали теоретические и практические работы Петра Капицы. Уже в конце 1930-х годов в крупных технических школах были введены специальные курсы по криогенике, началось становление промышленности по производству ожиженных газов. Один из дипломников Петра Капицы - Виктор Бродянский - стал основоположником научной школы и создателем эффективных низкотемпературных систем. Бродянский разработал методы оптимизации устройств для преобразования вещества и энергии, а также внёс существенный вклад в создание образовательной литературы, популярной и востребованной до сих пор.

В двадцать первом веке криогенные установки разрабатывают и оптимизируют уже научные «правнуки» Петра Капицы. Портал Криофизика.рф представляет серии статей, посвящённых молекулярно-кинетической теории, проблемам межфазовых переходов, сверхтекучести гелияII, а также событиям в мире высокой физики. Несмотря на все кризисы и спад общественного интереса к науке, российские учёные продолжают развивать физику низких температур и совершать новые открытия.

Следующая страница: Кафедра низких температур МЭИ