向“低温世界”进军

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初中数学开篇第一章，向同学们介绍了正、负有理数，使数的范围扩大到了有理数。正有理数在生活中用得很多，但是一接触到负数，大家对它就陌生了许多。其实，随着现代科技的迅猛发展，负数已越来越多地进入了人类的生活。就让我们来到“低温的世界”，看一看负数在那里的广泛应用吧。

低温的世界就像童话里的世界，各种物质在低温下会呈现奇特的景象：

1 地球上的低温地带

我国的最低气温为-50℃，中国最北的气象站――黑龙江省漠河气象站在1969年2月13日，测得气温为-52.3℃。世界上最不怕冷的花，是中国的雪莲，在-50℃的严寒中，它也能盛开。

地球上的最低气温出现在南极最高峰――文生峰，这里年平均气温为-129℃。

人类早已踏上了月球，在月球的表面上，“白天”的温度可达127℃。人阳落下后，“月夜”的气温竞下降到-183℃。

-170℃中，最简单的微生物能够尘存，观察表明，大肠杆菌、伤寒杆菌均能在-170℃下生存， 这可能是生命存活的低温极限。

2 低温状态下的各种物质

在-190℃以下的低温下：空气会变成浅蓝色的液体，叫做“液态空气”；若把梨子在液态空气里浸过，它会变得像玻璃一样脆：石蜡在液态空气里，像萤火虫一样发出荧光。如果把鸡蛋放进-190℃的盒子中，能产生浅蓝色的荧光，摔在地上会像皮球一样弹起。在-100℃到-200℃的环境里，汽油、煤油、 水银、酒精都会变成硬邦邦的固体；二氧化碳则变成了雪白的结晶体，平时富有弹性的橡皮变得很脆，钢铁也变成了“豆腐”；酒精会变得像石头一样硬，塑料会像玻璃一样脆；鲜艳的花朵会像玻璃一样亮闪闪，轻轻地一敲，发出“叮当”响。从鱼缸捞出一条金鱼放进-190℃的液体中，金鱼就变得硬梆梆，晶莹透明，仿佛水晶玻璃制成的工艺品，再将这“玻璃金鱼”放回鱼缸的水中，金鱼说不定会复活。

3 低温技术在医学上的应用

人的骨髓在-50℃的条件下， 可保存6～12个月。日本一家公司不久前开发了一种制冷达世界最低温度-152℃的冷藏柜。这种冷藏柜可以应用于保存人体细胞和血液，还可以应用于超导体领域。目前这种冷藏柜已成批投入生产。

1967年1月，美国著名心理学家詹姆斯・贝德福特在得知自己患了肺癌这个绝症时，便下了决心，把自己所有的存款投入医院，请求将他冷冻处理。科学家们把他的体温降至-73℃，用铝箔将身子包了起来，装进低温密封储藏仓，最后用-196℃液体氮急剧降温，几秒以后，贝德福特的身体变得象玻璃一样脆。贝德福特曾留下遗言：希望人类有一天能征服癌症，并且能找到将冷冻的生命复活的方法，使他能从密仓里活着走出来。据说，现在美国已有300多个期待复活的冰尸。

4 低温技术对工农业生产的帮助

人们利用许多物质在低温下变脆这一特性，发明了―种低温粉碎技术。现代城市中允斥着各种废物， 如废汽车、废轮胎、废塑料、废钢铁等，用低温下液氨冷却处理后，这些物质的抗冲能力大为降低， 呈现脆性龟裂，给粉碎创造了极有利的条件。这种低温粉碎方法用于粉碎肉类，可做到骨、皮、肉一次性干净利索地分离。

低温技术还是农业生产中除虫灭害的得力助于。人们以往在田鼠洞穴中注入化学农药灭鼠，此方法不仅花钱多，且会使土壤受损。改用低温农药后，将少量液氨注入鼠穴中， 由于低温液氨是高压缩状态，释放之后，在穴中其体积急速扩大700~800倍，随即气化后的氨以相当快的速度从洞中向外推出，把穴中的空气排净，致使田鼠窒息而死。低温农药无害、快速、有效， 已引起广大农民的关注。

低温技术还能快速打涝沉船。常规打捞沉船的方法是将高压气体压入，使船内积水排出，沉船得到浮力而露出水面。这种打捞法要花一整天的时间。采用低温打捞，只要向船舱灌入液氨，低温液氨便会迅速膨胀，高压气体泵将使舱内积水迅速排出。

英国一家低温公司将船只沉入英吉利海峡9米深的海水中，然后把近20升液氨压入沉船舱内，仅用30秒钟，就使沉船露出了水面。随着科学技术的迅速发展，低温世界将更多地为人类造福。从食品保存到生命冷冻，从工业生产到尖端超导技术等各个方面，都会有低温世界的奇迹。

5 低温超导现象，人类进步的又一个里程碑

在电能传输过程中， 由于导线电阻的存在，都要产生热效应， 白白地消耗了电能，还会给机器、设备造成损害，科学家们千方百计地寻找电阻很小甚至为零的导体输送电能。1911年，科学家发现在4.2K附近，水银的电阻突然消失，这时水银进入了一种新的状态， 电阻变为零，这种特殊的导电性质的特质状态，称为超导态，此现象就是通常所说的超导现象。

具有超导电性的物质叫超导体，超导体电阻突然变为零的温度叫超导临界温度。至今已发现有28种元素、几千种合金和化合物是超导体。超导体进入超导状态时，不仅其内部电阻为零，而且导体内的磁场也为零，表现出完全的抗磁性。

超导现象这一伟大的发现，促使人们去挖掘物质世界中超导电性所隐藏的最神秘的宝藏。

长期以来，超导体只能在低温液氦区(4K左右)工作，这需要许多低温设备和技术，费用很高且不方便，从而限制了超导体的应用。人类一直在探索把超导临界温度提高到液氮温区(77K)以上的办法，这就是高温超导研究。

1986年高温超导研究取得了突破性进展，科学家相继发现了许多高温超导物质。现在高温超导体的临界温度已达到130K左右，使超导体己走出了液氦的阴影。

目前，超导技术在许多重要领域中得到应用，如超导磁体、超导加速器、超导电动机等。但超导的广泛应用还要克服许多障碍，超导世界的奥秘有待进一步揭示。

有位超导专家说过：“如果在常温下， 例如300K左右能实现超导电现象，则将使现代文明的一切技术发生变化。”科学家正在超导世界中探索性能更好的高温超导材料，不久的将来，超导将在能源、通信、计算机、医疗、交通各个领域中大显身手，造福人类。