Здесь выходит на историческую арену истории техники низких температур, ещё один наш выдающийся русский учёный Дмитрий Иванович Менделеев.
Менделеев параллельно с другими учёными активно занимался поиском ответа на вопрос, где находится граница разделяющая фазовые состояния вещества. Огромный вклад по мнению Менделеева внёс в изучение понятия критической точки, внёс Томас Эндрюс.
Менделеев изучал точку фазового перехода, с позиции испарения жидкости, а Эндрюс с позиции конденсации пара. Таким образом они "шли" в процессе изучения друг другу навстречу.
Заключение в работе подвёл Менделеев, проанализировав опыты с нагреванием эфира, который при 190*С, преодолевая точку абсолютного кипения, мгновенно превращается в пар, занимающий прежний объём, и имеющий плотность жидкости. Справедливости ради, надо упомянуть, что опыт с нагревом эфира, провёл Каньяр де-ля Тур. На его наблюдения позднее ссылался Менделеев. "Так для любой жидкости существует такая температура, при которой, её существование невозможно и она превращается в газ. Если в жидкости исчезает сцепление молекул, она становится газом, ибо между этими состояниями, нет другого коренного отличия. Преодолевая это отличие жидкость поглощает тепло"
Поэтому критическая температура, определенная им, это такая температура при которой, жидкость не может существовать и превращается в газ, который не может быть превращён обратно в жидкость, никаким ростом давления. Молекулярное сцепление при этом равно нулю так же как и теплота фазового перехода.
Эндрюс, шедший напротив от пара к жидкости, заметил, что выше 31*С, диоксид углерода, не может быть ожижен, ни при каких давлениях. Он полностью согласился с выводами Менделеева, указав, что данный параметр характерен для каждого вещества. Так всё становится предельно ясно, газ, то состояние вещества, когда его состояние выше критической точки. И невозможно перевести его в жидкость только повышением давления, без его охлаждения.
Следует обратить внимание, что с работ Эндрюса, которые основаны во многом на работах Фарадея, по сути дела и начались попытки ожижения газов. В работах Эндрюса, которые поистине считаются достоянием науки, впервые озвучено очень много таких фактов, что не удивительно что этими работами восхищался Менделеев.
Эндрюс первый показал, что чем дальше вещество от критической точки, тем больше значение теплоты фазового перехода, кипения или конденсации. И действительно, если изучить диаграммы любого вещества (хладагента) пограничные кривые, насыщенных пара и жидкости, расходятся в виде колокола, увеличивая тем самым теплоту фазового перехода, по мере удаления от критической точки. На диаграммах хладагентов, точка в которой пересекаются "левая" (жидкость) и "правая" (пар) кривые насыщения, называется критической.
В дополнении всей картины в кратком описании Эндрюса, он кстати, как и Менделеев был химиком. Но самое главное для нас, что он тоже был врачом. Врач! Снова в истории техники низких температур, важное слово сказал врач! И это далеко не последний врач, который помог создаться холодильной технике.
Именно Эндрюсу мы обязаны окончательным разделением понятий "газ" и "пар", при сравнении состояния тела с его критической точкой. Это стало результатом его работы над процессом ожижения газов, в результате, которой он пришёл к выводу, что при критической температуре теплота фазового перехода равна 0. Т.е. газ переходит в жидкость без выделения "скрытой" теплоты фазового перехода. Достаточным условием конденсации, является охлаждение газа ниже критической точки.
В дальнейшем учёные перейдя от испарения к замерзанию, определили и температуру тройной точки. Что привело к созданию первых фазовых диаграмм веществ.
В тройной точке, как метастабильном состоянии могут существовать все три фазы вещества, но любое изменение параметров, сразу приводит к исчезновению одной из них.
Но вернёмся к холоду.
Все опыты по ожижению газов и определению характерных точек для веществ, снова подняли вопрос о методах более глубокого охлаждения. Но вместе с ним встал ещё один вопрос. Какое вещество использовать для замера температур ниже -110*С. Эта область оставалась недоступной в те времена. Все особенности ожижения газов, были установлены на примере "подопытного кролика", коим выступил диоксид углерода в работах Тилорье.
Также никуда не делся вопрос по абсолютный шкале температур, какое вещество использовать, и как отмерять расстояние от "абсолютного нуля" в существовании которого уже не было никаких сомнений.
В окончании части, необходимо сделать ещё один важный комментарий. В рассуждениях Менделеева, Эндрюса и др. Уже не было не единого сомнения о строении вещества и следовательно теории тепла. Таким образом, теория теплорода окончательно ушла в историю. Но стоит отдать должное, что несмотря на то, что активное её использование и обсуждение прекратилось, она ещё внесёт очень важный вклад в становление техники низких температур, но об этом далее.
