Одной из причин резкого развития, холодильной техники, удивительно, но это факт, стала мысль, которая завладела умами почти всех учёных начала 19 века. А мысль это ожижение всех уже открытых газов и заморозка жидкостей, с целью изучения их свойств, а также самих процессов фазовых переходов. В распоряжении исследователей к этому времени уже имелись два надёжных способа получения низких температур, смешение (охлаждающие смеси) и испарение жидкости.
На практике же, учёным удалось к началу 19 века, перевести в твердое состояние лишь ртуть, а из газообразного только аммиак и сернистый ангидрид. И неудивительно, что именно они (аммиак и сернистый ангидрид) стали одними из первых хладагентов. Это в том числе объясняется и практической лёгкостью их ожижения. Причем голландец Ван-Марум, получил жидкий аммиак, исследуя его сжимаемость. Он заметил капли жидкости уже при 6 атмосферах при комнатной температуре. Ожижение ангидрида серы произвели при помощи смеси льда с поваренной солью.
Но никакие другие газы ни учёным, ни практикам упорно не поддавались. Стало совсем очевидным, что необходимо срочно совершенствовать как способ повышения давления, так и способы охлаждения. Если с первым проблем было относительно немного, то со вторым были практические сложности.
Причем надо отдать должное смекалке тогдашних учёных, которые использовали просто невероятные способы повышения давления. От накачивания в сосуд с газом ртути, до спуска сосуда с газом глубоко под воду.
Много предложений по постановке опытов были от практикующих инженеров, которые очень творчески подходили к решению вопросов науки.
Уже не кажется удивительным, что известный нам уже бургомистр Магдебурга Отто фон Герике, был одним из создателей вакуумного насоса, он наравне с первыми прототипами термометров был практически во все лабораториях того времени.
Очень интересно, погрузившись в историю, попробовать понять, для чего бургомистру Магдебурга мог потребоваться вакуумный насос?. Если его разработки в области термометрии служили в помощь горожанам, то чем им мого помочь вакуумный насос не очень понятно. Однако, опыты со сферами между которыми, образовывался вакуум обрасли огромным количеством интересных историй.
Вакуумный насос начали активно использовать, после того как Папин установил связь температуры кипения воды и давлением над её поверхностью. Так в процессе постановки опыта Папин даже немного заморозил воду, откачивая вакуумным насосом воздух из под стеклянного колпака.
Р. Бойль сильно преуспел в развитии способа охлаждения смесями. Он опубликовал много работ по охлаждающим смесям. Он практически подошёл к главной закономерности работы смесей. Те соли, которые лучше растворяются в воде, дают лучший охлаждающий эффект. Причиной этого, как считал Бойль, и кстати бы абсолютно прав, являлось более интенсивное таяние льда. которому не препятствовала соль.
Но поддалась она нашему великому учёному Ломоносову. В своём докладе "Новые опыты и наблюдения над холодом и экспериментальная история холода" в 1682 году (!) Он указал, на то что все соли, которые мешали таянию льда, не давали охлаждающего эффекта, а те соли, которые быстро растворялись в водном растворе, давали лучший эффект. Нужно кстати зафиксировать, что доклад Ломоносова, стал вторым учебным пособием по холодильной технике. Первый был Виллафранка в 1550 г.
Но эпоха Ломоносова и той плеяды естествоиспытателей подходила к концу. И на горизонте научного развития начала восходить звезда, одного из величайших учёных, вклад которого в развитие техники низких температур, невозможно переоценить. Это Майкл Фарадей.
Фарадей, человек, который получал уникальные результаты исследований, используя простейшие техники, но применяя нестандартные подходы и нестандартный метод анализа.
Я умышленно не буду останавливаться на опытах Фарадея и его работе, считая необходимым посвятить ему и его работе, следующую часть.
Фарадей в 20-е годы благодаря, оригинальной постановке опыты, добился получения жидкого хлора, который стал третьим газом полученным в жидком виде.
Аналогом "трубки Фарадея", учёные в дальнейшем ожижили ещё несколько газов, попутно усовершенствовав её.
Но вернёмся к первым практикам холодильной техники. Продолживший работы по ожижению газов после Фарадея Тилорье, не просто повторил, но и усовершенствовал методику Фарадея.
Это позволило ему не просто повторно поучить жидкую углекислоту, но и получить её в твердом виде, что произвело настоящий фурор в научной среде.
В дальнейшем гений Тилорье, прошёл ещё дальше. Он совместно с практикой Фарадея, использовал практику Бойля, по охлаждающим смесям. Получив в достаточном количестве твердую углекислоту, он начал производить опыты по её смешению с другими веществами. Таким образом, он получил две классические охлаждающие смеси. Хлорметил и этиловый эфир, который и был назван в дальнейшем "смесью Тилорье".
Вернувшийся к активным работам в 1840 годах Фарадей, предложил действовать на смесь с твердой углекислотой ещё и вакуумом. В результате такого прорывного решения, неустояли перед учёными многие газы.
Среди газов, которые были переведены в жидкое состояние, можно выделить этилен, водородные соединения и некоторые углеводороды. Аммиак, оксид азота, циан сернистый ангидрид и вовсе были получены в твердом виде.
Несмотря на огромный фурор среди учёного сообщества, ни Тилорье, ни сам Фарадей и его учитель Гемфри Дэви, не были до конца довольны опытами.
Причина недовольства, заключалась в том что устояли все основные газы, даже при давлении в 500 атмосфер и -110*С, ни один не перешёл в жидкое состояние.
Какие только давления не применялись для сжатия газов, их дожимали до 280 МПа и охлаждали до -80*С, но все устояли.
И здесь, что особенно приятно мне, мой правда, и иностранный тёзка, выдал мысль, которая практически до наших дней, определила развитие техники низких температур.
Он высказал следующую мысль, кстати несмотря на то, что многие учёные, уже давно смирились с невозможностью ожижения "воздушных" газов:
"Принижение температуры, которое мы смогли получить, очевидно, недостаточно для перевода постоянных газов в жидкое состояние, сколь угодно большим повышением давления. Разумеется для кислорода, азота и водорода, нужно более сильное понижение температуры, чем мы имеем, чтобы они отказали своему газообразному состоянию".
И вновь история холодильной техники, получила мощнейший импульс, который определил ключевую необходимость в скорейшем совершенствовании методов охлаждения. Так как именно более глубокое охлаждение, должно было ответить на два вопроса, которые держали в напряжении все учёные умы.
Где находится "абсолютный ноль" температур и какими способами его достичь?
Но об этом в следующих частях