Нанотехнологическое сообщество Нанометр, все о нанотехнологиях
на первую страницу Новости Публикации Библиотека Галерея Сообщество Объявления Олимпиада ABC О проекте
 
  регистрация
помощь
 

Материализованный холод

Ключевые слова:  лекции, наноазбука, популярные лекции, фоторепортаж

Опубликовал(а):  Гудилин Евгений Алексеевич

22 февраля 2011

Видеозапись (в конце фотографий) и фоторепортаж с третьей открытой лекции ("Холод и материалы"). Четвертая открытая лекция "Свет и материалы" состоится 26 февраля, в субботу, в 15 ч. 00 мин., в здании химического факультета МГУ, Южная химическая аудитория. Приглашаются все желающие. Вы узнаете, почему светятся грибы, поучаствуете в яркой вспышке состава, который использует ОМОН во время штурма, познакомитесь с квантовыми точками и солнечной батареей, увидите и услышите много интересного.

  • Ссылка на видеозапись и фоторепортаж первой лекции "Огонь и материалы"
  • Ссылка на видеозапись и фоторепортаж второй лекции "Электричество и материалы"
  • Видеозапись третьей лекции "Холод и материалы" (текст и фоторепортаж - ниже)

Тепло или холод? Жара или мороз? Что интереснее – плавление металлов или затвердевание газов? Третья лекция из цикла «Пять шагов к Вашему будущему», организованного факультетом наук о материалах и химическим факультетом МГУ, показала: холод скрывает много интересного и необычного. Достаточно начать с того, что в отличие от повышения температуры, которое можно проводить практически безгранично, у понижения температуры есть предел: -273,15 ºС, или 0 К, - вот минимальная достижимая температура. И даже не достигая ее, а лишь приближаясь, по пути можно встретить множество интереснейших явлений, которых мы никогда не увидим в повседневной жизни.

Например, хотя большинство реакций инициируется нагреванием, есть и такие, которые происходят при охлаждении. Если сильно охладить один из двух соединенных сосудов с бурыми оксидом азота (до 77К), то газ в нем обесцветится: оксид димеризуется с образованием бесцветного газа. Но гораздо интереснее то, что происходит при той же температуре с самим азотом: привычный для нас газ становится жидким, его можно переливать как обычную воду {Прим. ред.: не пытаться повторить, опасно! Возможно глубокое обморожение!}. Правда, хранить его можно только в термосе – или, "по ученому", в сосуде Дьюара: вне такого сосуда азот быстро испаряется обратно. И осторожно: холодная жидкость обладает разрушительными свойствами. Замороженная в нем роза становится невероятно хрупкой – вот оно, оружие Снежной королевы! Кстати, то же самое будет происходить и с вашей одеждой, если поливать на нее жидким азотом: волокна ткани становятся хрупкими, и одежда ломается. Так что будьте осторожны {Прим. ред.: Вы тоже станете хрупким, если побываете в жидком азоте}.

Все же если жидкий азот – вещь доступная и весьма распространенная в научном мире, то о жидком кислороде такого сказать нельзя {Прим. ред.: однако жидкий кислород обожают российские ракетчики - на нем и жидком водороде летает, например, ракетоноситель "Энергия". Американцы предпочитают твердотопливные ракеты}. Тем интереснее было увидеть его на лекции. Жидкий кислород по-своему уникален: во-первых, бесцветный знакомый каждому газ превращается в голубоватую жидкость, а во вторых… Горение в жидком кислороде проходит невероятно стремительно. Опустив лучину на несколько секунд в жидкий кислород и затем поднеся к огню, вы увидите очень яркую вспышку! (Обязательно повторите эксперимент дома.) {Прим. ред.: это, очевидно, черны юмор}

А еще один газ – CO2 – уже при довольно умеренно низких температурах и вовсе становится твердым. Если положить «сухой лед», так его еще называют, в воздушный шарик, то он начнет постепенно испаряться, минуя жидкое состояние, и шарик надуется. Говорят, если надавить на него чем-то твердым, он начинает пищать. Но этот эксперимент, увы, не увенчался успехом: к моменту его начала сухой лед уже покрылся обычным, «мокрым» (Н2О), и лишь очень жалобно попискивал.

Если же приближаться еще ближе к 0К, то перед нами откроется еще более удивительный и загадочный мир – мир сверхпроводимости, самого загадочного низкотемпературного явления. В этом году открытию сверхпроводимости исполняется 50 лет {Прим. ред.: вообще говоря, 100 лет!}, а свои открытием она обязана получению жидкого гелия – газа, обладающего самой низкой температурой сжижения. Когда ученые, дорвавшиеся до жидкого гелия, начали кидать в него все подряд и смотреть, «что получится», ртуть вдруг на удивление всем потеряла свое сопротивление. Потом сопротивляться отказались и другие металлы, сплавы, а позже и керамики: при комнатной температуре они вовсе не проводят ток, но достаточно их как следует охладить – и их сопротивление становится равным нулю {Прим. ред.: в Клубе участников Интернет - олимпиад есть 4 часа лекций, посвященных сверхпроводимости, где обо всем этом рассказывается подробно!}.

Жидкий гелий не только очень холодный, но и очень дорогой. Именно поэтому, кроме как на съемках сериала про Доктора Хауса, мало где можно найти аппарат для МРТ: такие магнитные поля, которые в нем создаются, требуют использования низкотемпературных сверхпроводников, а значит, и жидкого гелия. Именно поэтому особо важной задачей является создание «высокотемпературных сверхпроводников». По сравнению с 4.2 К – температурой кипения гелия – даже 77 К, температура кипения азота, уже очень высока. Именно поэтому весь мир с восхищением воспринял появление иттрий-бариевого купрата («которым, кстати, занимаются в вашей лаборатории» - как сказал один лектор другому): температура его сверхпроводящего перехода (СП) – 93 К, что заметно больше 77 К, а получают эти соединения при высокой температуре – 800 ºС. Самой же высокой температурой СП обладает HgBa2Ca2Cu3O8+d – 135 К, а при давлении 350 тыс. атм. – даже 164 К. Поскольку это соединение содержит в своем составе ртуть, неудивительно, что его открыли в России (Антипов, Путилин и др., 1993 г.).

Холод – область тайных знаний, и не все в этом мире понятно каждому новичку. Причина сверхпроводимости – то, что электроны при этой температуре «ходят парами и занимают в сверхпроводящем автобусе места рядом», а светодиоды при охлаждении меняют цвет потому, что «происходит изменение зонной структуры в обратном пространстве и сдвиг длины волны на 20 нм». Впрочем, некоторые явления гораздо прекраснее, если в них не вникать: появление «ВТСП экспресса» на воздушной подушке, взлетающего за счет «выталкивания сверхпроводника из магнитного поля», затмило весь остаток лекции. И только раздача всем слушателям уникальных календарей, которые можно использовать как календари, отвлекло школьников от экспресса.

Автор текста: В.Уточникова (ФНМ МГУ), авторы лекции: аспиранты ФНМ МГУ С.Балахонов и А.Харченко, куратор цикла лекций - доцент ФНМ МГУ Р.Б.Васильев, запись и видеомонтах - А.Меледин, Ф.Напольский (ФНМ МГУ), фотографии - Д.Петухов (ФНМ МГУ).

Get the Flash Player to see this player.


Видеозапись лекции "Холод и материалы".
скачать встроить

Источник: Олимпиада



Комментарии
Астафьева Ксения Игоревна, 23 февраля 2011 00:45 
ребята молодцы
Наконец - то нормальный комментарий...
Астафьева Ксения Игоревна, 23 февраля 2011 10:06 
а от меня плохих комментариев мои ребята и не слышали никогда .
если попытаться поставить себя на место школьников, то я бы многих терминов не поняла, но очччень впечатлилась.
p.s. наверно, это специально сделано, чтоб было ощущение, что станешь таким же умным только если поступишь на ФНМ .
Меня ребята давно не слушают, я про термины и стиль им говорил, но опыты были хорошие...
Астафьева Ксения Игоревна, 23 февраля 2011 11:54 
Может, надо попытаться обьяснять им по-другому ?
А я не уверен, что было лучше с ними спорить, потому что Роман Васильнв исповедовал другую идеологию, которую внушил раньше меня. Они демократически выбрали свой путь, имеют право. Но почему не попищать сухим льдом было, пока он не заледенел, я не знаю...
Да, а ребята молодцы, это точно.
Клюев Павел Геннадиевич, 23 февраля 2011 22:42 
отличная лекция и фотографии!
Клюев Павел Геннадиевич, 23 февраля 2011 22:42 
а почему под фотографией с Евгением Алексеевичем написано "писок"?
Жаль, что не смогла поприсутствовать.
Потому что сухой лед, если бы корочкой обычного льда не покрылся, достаоочно громко бы пищал при надавливании стеклянным стаканом или ключом, а так только попискивал... под давлением.
Клюев Павел Геннадиевич, 24 февраля 2011 00:35 
ох, спасибо, а то я уж подумал какой пЕсок изо льда получают
спасибо
Какая хорошая лекция и отличные фотографии! Как же бы тоже хотелось присутствовать на таких лекциях и экспериментах, а ведь такие интересные темы!
Пастух Евфграфович, 25 февраля 2011 09:41 
А сухим льдом и бородавки сводили напрочь.
Палии Наталия Алексеевна, 25 февраля 2011 12:54 
Познавательная лекция, интересно, и про сухой лед тоже... еще один интересный материал -
"замороженный дым" Хотя ... секрет не в сверхнизких температурах, а - в многостенных нанотрубках
НАВЕРНОЕ, примерно это будет (тоже) в последней лекции "вода и материалы"...
Кулик Вова Сергеевич, 25 февраля 2011 18:02 
такое можно в кино увидеть
Но даже в кино не увидишь, как сверхпроводники FeTe1-хSх помещают в ...подогретое красное вино... для повышения температуры сверхпродящего перехода (см. Alcoholic beverages induce superconductivity in FeTe1-xSx ) - до 1 апреля еще 2 недели

Для того чтобы оставить комментарий или оценить данную публикацию Вам необходимо войти на сайт под своим логином и паролем. Зарегистрироваться можно здесь

 

Наногалактика
Наногалактика

Опубликованы задачи для школьников по физике
Обновлен раздел с условиями задач заочного тура для школьников по комплексу предметов "физика, химия, математика, биология" XII Всероссийской Интернет-олимпиады по нанотехнологиям "Нанотехнологии - прорыв в будущее!". Загружены задачи по физике.

Встреча с главным редактором журнала Nature Nanotechnology
23 ноября в 13.30 в аудитории 446 химического факультета состоится встреча с главным редактором журнала Nature Nanotechnology Dr. Fabio Pulizzi. Приглашаются все желающие.

Приглашаем всех на неделю науки МГУ!
С 27 по 30 ноября 2017 года на базе Химического факультета Московского государственного университета имени М.В.Ломоносова в рамках XII Всероссийской Интернет-олимпиады по нанотехнологиям пройдет Неделя науки. Приглашаются школьники и их родители, студенты, аспиранты, молодые ученые, учителя и преподаватели. Для слушателей без пропуска МГУ необходима предварительная регистрация.

Вспомнить все (total recall). Часть 3. Методы исследований в нанотехнологиях (практика)
Коллектив авторов
В третьей части рассматриваются экспериментально - практические материалы, связанные с методами анализа продуктов нанотехнологий, в том числе стандартные аналитические, физико – химические и структурные методы анализа. Участники могут изучать отдельно данный курс или комбинировать его с двумя предыдущими.

Вспомнить все (total recall). Часть 2. Решение задач и проектная работа (образование и самоподготовка)
Коллектив авторов
Во второй части рассматриваются обзорные материалы материалы по нанотехнологическому образованию и проектной деятельности (Раздел А), текстовый и иллюстративный материал по образовательным и социальным аспектам с сфере нанотехнологий (Раздел Б), а также самый важный раздел для подготовки к Олимпиадам данной серии, содержащий сборники заданий и решений за 10 олимпиадных лет (Раздел В).

Вспомнить все (total recall). Часть 1. Наноматериалы и нанотехнологии (теоретические аспекты)
Коллектив авторов
В первой части рассматриваются теоретические материалы, сгруппированные по важнейшим темам (Раздел А), уровню сложности (Раздел Б), для свободного чтения по основным группам рубрикатора РОСНАНО (Раздел В), а также для прохождения викторин самоконтроля (Раздел Г).

Система практик ФНМ МГУ
А.Б.Тарасов, А.В.Кнотько, Е.А.Гудилин

Опыт обучения в области нанотехнологического технопредпринимательства

В этом опросе мы просим поделиться опытом и Вашим отношением к нанотехнологическому технопредпринимательству и смежным областям. Заранее спасибо за Ваше неравнодушие!

Проектная работа

Сегодня становится все более популярной так называемая проектная работа школьников, однако на этот счет есть очень разные мнения. Мы были бы признательны, если бы Вы высказали кратко свое мнение по этому поводу путем голосования. Заранее благодарны!

Закон о реформировании РАН

В Совместном заявлении Совета по науке и членов Общественного совета Минобрнауки предлагается отозвать нынешний проект закона о "реформировании" РАН из Государственной думы и вернуться к его рассмотрению с соблюдением процедуры утвержденной постановлением Правительства РФ №851 от 25.08.2012, и указом Президента РФ №601 от 07.05.2012, которая была грубо нарушена. Мы предлагаем Вам высказать (анонимно) свое мнение в данном опросе, чтобы его статистические результаты были видны всем участникам опроса и общественности.



 
Сайт создан в 2006 году совместными усилиями группы сотрудников и выпускников ФНМ МГУ.
Сайт модернизирован для ресурсной поддержки проектной деятельности учащихся в рамках ГК 16.647.12.2059 (МОН РФ)
Частичное или полное копирование материалов сайта возможно. Но прежде чем это делать ознакомьтесь с инструкцией.