Огненный воздух

В машиностроении нередко требуется прочно насадить одну деталь на другую, например стальной диск турбины на ее ось. Раньше, а кое-где и теперь, диск нагревали. При повышении температуры металл расширялся и отверстие в диске увеличивалось. Нагретый диск легко насаживался на ось и плотно охватывал ее при охлаждении. Однако нагревание громоздких колес турбины или других машин часто представляет собою довольно сложную и ответственную операцию. При неправильном нагреве легко можно вызвать искривление диска или ухудшение его механических свойств.

Гораздо проще произвести такую же насадку, используя жидкий воздух. Сравнительно тонкая ось турбины быстро охлаждается этой сверххолодной жидкостью и размер ее резко уменьшается. В таком виде ось легко вставляется во втулку колеса или диска. Проходит немного времени, температура металла повышается, диаметр оси увеличивается и диск накрепко соединяется с осью.

ОБ ИНТЕРЕСНЫХ, НО МАЛО ПОЛЕЗНЫХ ПРОЕКТАХ

Мы уже научились хранить жидкий воздух в специальных сосудах. Однако эти сосуды всегда открыты, и пары жидкости свободно улетучиваются в атмосферу. Тепло, приходящее из окружающего пространства, затрачивается на испарение жидкости. Таким образом, температура жидкого воздуха, до его полного испарения, остается примерно постоянной, около — 190 градусов.

Что же получится, если налить жидкий воздух в сосуд и закупорить его плотно завинчивающейся пробкой? Жидкость будет испаряться, и давление в сосуде возрастет. Одновременно в сосуде будет накапливаться запас теплоты, и температура жидкого воздуха начнет повышаться. Наконец, она достигает — 140 градусов ниже нуля. При такой температуре воздух уже не может находиться в жидком виде. Это — критическая температура воздуха, при которой вся жидкость превратится в газ. А когда температура сосуда сравняется с температурой наружного воздуха, давление в нем возрастет до 800 атмосфер! И это понятно. Плотность жидкого воздуха примерно в 800 раз больше плотности газообразного воздуха при обычной температуре. Таким образом, наш сосуд, если он до этого времени еще не разорвался на куски, превратится в опасный снаряд, в котором не осталось ни одной капли жидкого воздуха.

Несколько десятилетий назад были попытки применять жидкий воздух для зарядки металлических патронов. Патроны взрывались в тот момент, когда давление в них достигало определенной величины. Применялись они при горных разработках. Однако вследствие неудобств в обращении с такими патронами и сравнительно небольшой разрушительной силы они не получили распространения.

Огромные давления, возникающие при испарении жидкого воздуха в закрытом сосуде, привели изобретателей к мысли о создании специальных двигателей, работающих на жидком воздухе. Такие двигатели в свое время были построены. В 1900 году, например, на Парижской выставке демонстрировался экипаж, приводимый в движение жидким воздухом. Однако подобные экипажи не получили практического распространения. Причины этого установить нетрудно. Для того чтобы даже в течение короткого промежутка времени получить мощность в 1 лошадиную силу, надо испарить по крайней мере 5 килограммов воздуха. Ясно, что использование жидкого воздуха в качестве двигательной силы крайне невыгодно. Затраты энергии на его получение ни в какой мере не окупятся.

Интересен и другой проект, связанный с использованием жидкого воздуха. При низких температурах электрическое сопротивление чистых металлов сильно уменьшается. Это легко подтвердить на простом опыте.

Составим электрическую цепь (рис. 7) из аккумулятора, лампочки накаливания и катушки медной проволоки с таким сопротивлением, чтобы при замыкании цепи лампочка едва накалялась.

^{Рис. 7. Электрическое сопротивление проводника, охлажденного до температуры жидкого воздуха, резко понижается. Включенная в цепь лампочка вспыхивает ярким светом.}

Если погрузить теперь катушку в жидкий воздух, сопротивление медной проволоки резко уменьшится, и лампочка вспыхнет ярким светом.

Это интересное явление в свое время тоже пытались использовать. Существовал проект, по которому медные электрические провода должны были заключаться в кожух, наполненный жидким воздухом. По мысли авторов этого проекта, экономия электроэнергии от уменьшения сопротивления проводов могла быть использована для получения жидкого воздуха и постоянного пополнения его потерь от испарения. Кроме того, уменьшение электрического сопротивления проводов позволило бы значительно сократить их сечение, что, в свою очередь, привело бы к экономии больших количеств меди.