Хронология низкотемпературных технологий

Ниже приводится шкала временная низкотемпературных технологий и криогенных технологий ( охлаждение почти до абсолютного нуля, т.е. –273,15 °C, –459,67 °F или 0 К). В нем также перечислены важные вехи в термометрии , термодинамике , статистической физике и калориметрии , которые сыграли решающую роль в развитии низкотемпературных систем.

До 19 века

• в. 1700 г. до н. э. — Зимри-Лим , правитель Мари в Сирии, приказал построить один из первых ледяных домов у Евфрата .
• в. 500 г. до н.э. — Яхчал (что на персидском означает «ледяная яма») — древний персидский тип холодильника. Конструкция была сформирована из устойчивого к теплопередаче раствора и имела форму купола. Снег и лед хранились под землей, что эффективно обеспечивало доступ ко льду даже в жаркие месяцы и позволяло длительно хранить продукты . Часто бадгир сочетали с яхчалом , чтобы замедлить потерю тепла. Современные холодильники по-персидски до сих пор называются яхчал.
• в. 60 г. н.э. — Герой Александрийский знал принцип, согласно которому некоторые вещества, особенно воздух, расширяются и сжимаются, и описал демонстрацию, в которой закрытая трубка, частично заполненная воздухом, заканчивалась в контейнере с водой. Расширение и сжатие воздуха приводило к смещению границы раздела вода/воздух вдоль трубки. Это был первый установленный принцип зависимости поведения газа от температуры, а позже и принцип первых термометров. Эта идея могла предшествовать ему еще больше ( Эмпедокл Агриджентский в своей книге «О природе», 460 г. до н.э.).
• 1396 г. н. э. — в Хан-Яне (ныне Сеул) были построены склады для хранения льда под названием «Донг-бин-го-танго» (что на корейском означает «восточный склад для хранения льда») и Со-бин-го («западный склад для хранения льда»). , Корея). В зданиях хранился лед, собранный из замерзшей реки Хан в январе (по лунному календарю). Склад был хорошо изолирован, что позволяло королевским семьям снабжать льдом в летние месяцы. Эти склады были закрыты в 1898 году нашей эры, но здания в Сеуле до сих пор сохранились.
• 1593 – Галилео Галилей создает первый современный термоскоп . Но вполне возможно, что изобретение было сделано Санторио Санторио или независимо примерно в то же время Корнелисом Дреббелем . Принцип действия был известен еще в Древней Греции .
• в. 1611–1613 — Франческо Сагредо или Санторио Санторио нанес числовую шкалу на термоскоп.
• 1617 г. - Джузеппе Бьянкани публикует первую наглядную схему термоскопа.
• 1638 г. - Роберт Фладд описывает термометр со шкалой, используя принцип воздушного термометра со столбом воздуха и жидкой воды.
• 1650 – Отто фон Герике спроектировал и построил первый в мире вакуумный насос и создал первый в мире вакуум, известный как Магдебургские полушария, чтобы опровергнуть природа давнее предположение Аристотеля о том, что « не терпит вакуума ».
• 1656 г. - Роберт Бойль и Роберт Гук построили по этой конструкции воздушный насос .
• 1662 г. - закон Бойля (газовый закон, связывающий давление и объем) продемонстрирован с использованием вакуумного насоса.
• 1665 – Бойль в «Новых экспериментах и ​​наблюдениях» выдвигает теорию минимальной температуры, касающейся холода .
• 1679 – Дени Папен – предохранительный клапан
• 1702 г. - Гийом Амонтон впервые вычисляет абсолютный ноль равным -240 ° C, используя воздушный термометр своего собственного изобретения (1702 г.), предполагая, что в этот момент газ достигнет нулевого объема и нулевого давления.
• 1714 г. - Дэниел Габриэль Фаренгейт изобрел первый надежный термометр, в котором вместо смеси спирта и воды использовалась ртуть.
• 1724 г. - Дэниел Габриэль Фаренгейт предлагает шкалу Фаренгейта, которая имела более точный масштаб и большую воспроизводимость, чем конкуренты.
• 1730 г. - Рене Антуан Фершо де Реомюр изобрел спиртовой термометр, и температурная шкала в конечном итоге оказалась менее надежной, чем ртутный термометр Фаренгейта.
• 1742 – Андерс Цельсий предложил шкалу с нулем при температуре кипения и 100 градусами при температуре замерзания воды. Позже, по инициативе Шведской академии наук, это было изменено на противоположное.
• 1755 — Уильям Каллен с помощью насоса создал частичный вакуум над ёмкостью с диэтиловым эфиром , который затем закипел , поглощая тепло из окружающего воздуха.
• 1756 – Первая задокументированная публичная демонстрация искусственного охлаждения Уильямом Калленом.
• 1782 – Антуан Лавуазье и Пьер-Симон Лаплас изобретают ледяной калориметр.
• 1784 — Гаспар Монж сжижил первый чистый газ с помощью Клуэ, получив жидкий диоксид серы .
• 1787 г. - Закон Шарля (Газовый закон, связывающий объем и температуру).
• 1799 г. - Мартин ван Марум и Адриан Паэтс ван Трооствейк сжимали аммиак, чтобы проверить, соответствует ли он закону Бойля. Они обнаружили при комнатной температуре и давлении 7 атм газообразный аммиак, конденсирующийся в жидкость.

19 век

• 1802 г. - Джон Дальтон написал «о сводимости всех упругих жидкостей любого вида к жидкостям».
• 1802 г. – Закон Гей-Люссака (Газовый закон, связывающий температуру и давление).
• 1803 г. – Домашний ледник.
• 1803 г. - Томас Мур из Балтимора, штат Мэриленд, получил патент на охлаждение.
• 1805 г. - Оливер Эванс разработал первую холодильную машину с замкнутым контуром, основанную на парокомпрессионном холодильном цикле.
• 1809 – Джейкоб Перкинс запатентовал первую холодильную машину.
• 1810 – Джон Лесли замораживает воду до состояния льда с помощью воздушного насоса .
• 1811 г. – закон Авогадро и газовый закон.
• 1823 г. – Майкл Фарадей сжижил Cl _2.
• 1824 – Сади Карно – Цикл Карно
• 1834 – Закон об идеальном газе Эмиля Клапейрона.
• 1834 г. - Эмиль Клапейрон характеризует фазовые переходы между двумя фазами в форме соотношения Клаузиуса-Клапейрона .
• 1834 г. – Джейкоб Перкинс получил первый патент на парокомпрессионную холодильную систему.
• 1834 – Жан-Шарль Пельтье открывает эффект Пельтье.
• 1844 – Чарльз Пьяцци Смит предлагает комфортное охлаждение.
• около 1850 г. - Майкл Фарадей выдвигает гипотезу о том, что замораживание веществ увеличивает их диэлектрическую проницаемость.
• 1851 – Джон Горри запатентовал в США свою механическую холодильную машину, позволяющую производить лед для охлаждения воздуха.
• 1852 - Джеймс Прескотт Джоуль и Уильям Томсон, первый барон Кельвин открывают эффект Джоуля-Томсона.
• 1856 – Джеймс Харрисон запатентовал компрессионную холодильную систему «эфир-жидкость-пар» и разработал первую практическую систему производства льда и холодильную камеру для использования в пивоваренной и мясоперерабатывающей промышленности в Джилонге , штат Виктория, Австралия.
• 1856 — Август Крёниг заложил упрощенное основание кинетической теории газов .
• 1857 - Рудольф Клаузиус создает сложную теорию газов, основанную на всех степенях свободы , а также выводит соотношение Клаузиуса-Клапейрона из основных принципов.
• 1857 – Карл Вильгельм Сименс , цикл Сименса.
• 1858 г. - Юлиус Плюкер впервые наблюдал эффект накачки, вызванный электрическим разрядом.
• 1859 г. - Джеймс Клерк Максвелл определяет распределение скоростей и кинетических энергий в газе, объясняет возникающие свойства температуры и тепла и создает первый закон статистической механики.
• 1859 - Фердинанд Карре - Первая газоабсорбционная холодильная система, использующая газообразный аммиак, растворенный в воде (называемый «аквааммиак»).
• 1862 – Александр Карнеги Кирк изобретает машину с воздушным велосипедом.
• 1864 – Шарль Телье запатентовал холодильную систему с использованием диметилового эфира.
• 1867 — Таддеус С.К. Лоу запатентовал систему охлаждения, использующую углекислый газ , а в 1869 году изготовил машину для производства льда, использующую сухой углекислый газ. В том же году Лоу купил пароход и установил на нем компрессорную холодильную установку для перевозки замороженного мяса.
• 1867 г. — французский иммигрант Эжен Доминик Николь растворил аммиак в воде до температуры -20°C в герметичной комнате. Вместе с другим новым австралийцем, промышленником сэром Томасом Мортом , который в 1867 году построил первый морозильный завод, используя эту идею, в Балмейне , и с помощью Нового Южного Уэльса политика Огастеса Морриса преодолели недоверие общественности к замороженным продуктам, раскрыв этот факт аудитории влиятельные (после государственной трапезы) 2 сентября 1875 г.
• 1869 г. - Шарль Телье установил во Франции холодильную установку.
• 1869 г. – Томас Эндрюс обнаруживает существование критической точки в жидкостях.
• 1871 – Карл фон Линде построил свою первую машину для сжатия аммиака .
• Около 1873 г. – Ван дер Ваальс публикует и предлагает модель реального газа, названную позже уравнением Ван дер Ваальса .
• 1875 г. - Рауль Пикте разрабатывает холодильную машину, использующую диоксид серы для борьбы с проблемами высокого давления аммиака при использовании в тропическом климате (в основном для перевозки мяса).
• 1876 ​​– Карл фон Линде запатентовал оборудование для сжижения воздуха с использованием процесса расширения Джоуля Томсона и регенеративного охлаждения.
• 1877 — Рауль Пикте и Луи Поль Кайлет , работая по отдельности, разрабатывают два метода сжижения кислорода .
• 1879 г. – машина Белла-Коулмана.
• 1882 - Уильям Солтау Дэвидсон установил компрессионную холодильную установку на новозеландское судно Dunedin.
• 1883 – Зигмунт Врублевский конденсирует экспериментально полезные количества жидкого кислорода.
• 1885 г. - Зигмунт Врублевский опубликовал критическую температуру водорода 33 К; критическое давление – 13,3 атмосферы; и температура кипения 23 К.
• 1888 – Лофтус Перкинс разрабатывает холодильную камеру « Арктос » для консервирования продуктов питания, используя раннюю систему абсорбции аммиака.
• 1892 - Джеймс Дьюар с вакуумной изоляцией и посеребренным покрытием. изобретает стеклянную колбу Дьюара
• 1895 г. - Карл фон Линде подает заявку на патентную защиту цикла Хэмпсона-Линде для сжижения атмосферного воздуха или других газов (утвержден в 1903 г.).
• 1898 — Джеймс Дьюар конденсирует жидкий водород с помощью регенеративного охлаждения и своего изобретения — вакуумной колбы .

20 век

• 1905 — Карл фон Линде получает чистый жидкий кислород и азот .
• 1906 – Уиллис Кэрриер патентует основу современного кондиционирования воздуха .
• 1908 — Хайке Камерлинг-Оннес сжижает гелий .
• 1911 — Хайке Камерлинг-Оннес раскрывает свои исследования металлического низкотемпературного явления, характеризующегося отсутствием электрического сопротивления, называя его сверхпроводимостью .
• 1915 – Вольфганг Геде – Диффузионный насос.
• 1920 – Эдмунд Коупленд и Гарри Эдвардс используют изобутан в небольших холодильниках.
• 1922 – Бальцар фон Платен и Карл Мунтерс изобретают трехжидкостный абсорбционный охладитель, работающий исключительно за счет тепла.
• 1924 – Фернан Хольвек – насос Хольвека.
• 1926 – Альберт Эйнштейн и Лео Силард изобретают холодильник Эйнштейна .
• 1926 – Виллем Хендрик Кесом затвердевает гелий.
• 1926 – Компания General Electric представила первый герметичный компрессорный холодильник.
• 1929 – Дэвид Форбс Кит из Торонто, Онтарио, Канада, получил патент на ледяной шар , который помог сотням тысяч семей пережить « Грязные тридцатые годы» .
• 1933 - Уильям Джаук и другие - Холодильное оборудование с адиабатическим размагничиванием.
• 1937 — Петр Леонидович Капица , Джон Ф. Аллен и Дон Мизенер открывают сверхтекучесть с помощью гелия-4 при температуре 2,2 К.
• 1937 - Франс Мишель Пеннинг изобретает тип с холодным катодом, вакуумметра известный как манометр Пеннинга.
• 1944 — Манне Зигбан , насос Зигбана.
• 1949 г. – С.Г. Сидоряк, Э.Р. Грилли, Э.Ф. Хаммель, первые измерения чистого 3Не в диапазоне 1 К.
• 1950 - Изобретение К.В. Таконисом так называемого охладителя Гиффорда-МакМагона (патент US2 567 454).
• 1951 – Хайнц Лондон изобретает принцип холодильника для разбавления.
• Вилли Беккера. турбомолекулярного насоса 1955 – концепция
• 1956 – Г.К. Уолтерс, У.М. Фэрбенк, открытие разделения фаз в смесях 3He-4He.
• 1957 - Льюис Д. Холл, Роберт Л. Джепсен и Джон К. Хелмер ионный насос на основе разряда Пеннинга.
• 1959 – Цикл Клееменко
• 1960 — Новое изобретение холодильника Гиффорда-МакМахона Х.О. МакМахоном и В.Е. Гиффордом.
• 1965 - Д. О. Эдвардс и другие открыли конечную растворимость 3 He в 4 He при 0 К.
• 1965 – П. Дас, Р. де Брюин Уботер, К.В. Таконис, холодильник для одноразового разведения.
• 1966 – Х. Э. Холл, П. Дж. Форд, К. Томсон, холодильник непрерывного разбавления.
• 1972 – Дэвид Ли , Роберт Коулман Ричардсон и Дуглас Ошерофф открывают сверхтекучесть гелия-3 при температуре 0,002 К.
• 1973 – Линейный компрессор.
• 1978 – Лазерное охлаждение продемонстрировано в группах Wineland и Dehmelt.
• диафрагменный холодильник с импульсной трубкой. 1983 г. - Микулин, Тарасов и Шкребёнок изобрели
• 1986 – Карл Александр Мюллер и Дж. Георг Беднорц открывают высокотемпературную сверхпроводимость.
• 1995 – Эрик Корнелл и Карл Виман создают первый Конденсат Бозе-Эйнштейна с использованием разбавленного газа рубидия-87, охлажденного до 170 нК. В 2001 году за БЭК они получили Нобелевскую премию по физике.
• 1999 – DJ Казинс и другие, разбавление холодильника достигло 1,75 мК.
• 1999 г. - Текущий мировой рекорд самой низкой температуры был установлен на уровне 100 пикокельвинов (пК), или 0,000 000 000 1 кельвина, путем охлаждения ядерных спинов в куске металлического родия .

21 век

• 2000 – , были зарегистрированы температуры спина ядра В ходе эксперимента в лаборатории низких температур Хельсинкского технологического университета в Эспоо , Финляндия ниже 100 пК . Однако это была температура одной конкретной степени свободы – квантового свойства, называемого ядерным спином, – а не общая средняя термодинамическая температура для всех возможных степеней свободы.
• 2014 г. - Ученые коллаборации CUORE в Лаборатории Национали дель Гран Сассо в Италии охладили медный сосуд объемом один кубический метр до 0,006 кельвина (-273,144 °C; -459,659 °F) в течение 15 дней, установив рекорд для самая низкая температура в известной Вселенной в таком большом непрерывном объеме
• 2015 г. — Физики-экспериментаторы из Массачусетского технологического института (MIT) успешно охладили молекулы газа натрия-калия до температуры 500 нанокельвинов. Ожидается, что он продемонстрирует экзотическое состояние материи . при дальнейшем охлаждении этих молекул
• 2015 — Команда физиков-атомщиков из Стэнфордского университета применила метод линзирования материальных волн для охлаждения образца атомов рубидия до эффективной температуры 50 пК в двух пространственных измерениях.
• 2017 г. - Лаборатория холодного атома (CAL), экспериментальный прибор, запущенный на Международную космическую станцию ​​(МКС) в 2018 г. Прибор создает чрезвычайно холодные условия в условиях микрогравитации МКС, что приводит к образованию конденсатов Бозе-Эйнштейна , которые на порядок холоднее тех, которые создаются в лабораториях на Земле. В этой космической лаборатории время взаимодействия до 20 секунд и всего 1 пикокельвин ( $10^{-12}$ K) прогнозируется, что температуры будут достижимыми, и это может привести к исследованию неизвестных квантово-механических явлений и проверке некоторых из наиболее фундаментальных законов физики.

См. также

• Список сроков
• Сжижение газов
• История сверхпроводимости
• История термодинамики
• Хронология технологии измерения температуры и давления
• Хронология термодинамики, статистической механики и случайных процессов
• Промышленный газ

Внешние ссылки

• История холодильного оборудования