制冷与低温应用之超导2.pptVIP

制冷与低温技术之 超导的应用 热能08—1班***第二小组 制冷技术的发展史 人工制冷技术是从19世纪中也开始发展的。 1834年美国发明家波尔金斯Jacob Perkins）首次造出了以乙醚在封闭循环中膨胀制冷的蒸汽压缩式制冷机 1844年美国人戈里(John Garre)用空气封闭循环造出了世界上第一台制冷和空调用的空气制冷机。 1858年美国人尼斯取得了制冷库设计的第一个美国专利，从此商用食品冷藏事业开始了发展。 1859年法国人卡列设计制造了第一台氨水吸收式制冷机。 1910年莱兰克发明了蒸汽喷射式制冷机。 1929年发现了具有无毒、不燃烧性质的氟利昂制冷剂后，制冷技术发展得更快了。20世纪80年代制冷行业步入新的历史阶段，同时，新的降温方法扩大了低温范围，并进入了超低温领域，现在低温制冷温度已达到mK级。 制冷与低温温区的划分 制冷与低温技术的应用 其中超导体的研究是是当今最热话题之一，也是很有应用前景的研究方向。 超导体可以有非常大的用途，这也是各国科学家努力研究超导的重要原因。用超导体输送电能可以大大减少消耗，用高温超导体材料加工的电缆，其载流能力是常用铜丝的1200倍；利用超导体可以形成强大的磁场，可以用来制造粒子加速器等，如用于磁悬浮列车，列车时速可达500千米；利用超导体对温度非常敏感的性质可以制造灵敏的温度探测器。超导材料最诱人的应用是发电、输电和储能。由于超导材料在超导状态下具有零电阻和完全的抗磁性，因此只需消耗极少的电能，就可以获得10万高斯以上的稳态强磁场。而用常规导体做磁体，要产生这么大的磁场，需要消耗3.5兆瓦的电能及大量的冷却水，投资巨大。超导磁体可用于制作交流超导发电机、磁流体发电机和超导输电线路等。?  超导的发现 1908年，荷兰物理学家卡末林·昂内斯 ( Hei-ke Kamerlingh Onnes，1853－1926 ) 首次液化了氦气 。人们 第一次达到了当时地球上的 最低 温度，大约 4.2 K 左右。 之前，人们已经知道，随着温度的降低，金属的电阻也会越来越小。那么，随着温度降到热力学温度零度附近时金属的电阻会怎样变化呢？ 超导的发现 1911年，卡末林 · 昂内斯和他的学生一起，选择了当时最容易提纯的水银作为实验材料，在液氦的温度下进行了认真的研究。实验的结果使他们大吃一惊。当温度降到 4.2 K 左右时，水银的电阻竟然突然地消失了！经过反复检查后，卡末林·昂内斯终于证实了这是真实的情况。昂内斯因对物质低温性质的研究和液氦的制备而获得1913年度的诺贝尔物理学奖。 将低温超导材料付诸实用的一个关键问题就是将超导体冷却到它们的超导转变温度以下，使之进入超导态，这就需要昂贵的液核技术，这显然很难实用化和推广应用 用超导材料制造的电动机、发电机、变压器、热开关、辐射检验器以及无接触转换开关、国防军工仪器等已经投入使用。超导现象刺激着科学家们的求知欲，但是由于超导转变温度太低，超导的设备、仪器、元件还需要在液氦温区（4.2K）内工作， 人们不得不以巨额投资设计和建造庞大的液氦站，建立繁杂的辅助设备，把气态的氦转变成液体氦，然后通过辅助设备送到使用的装置上去。所以当超导材料的超导转变温度还是在23.3K 的时候，科学家们的美梦，只好冻结在漂渺的脑海之中。然而，要提高超导材料的超导转变温度，并不是一件轻而易举的事。经过75年的漫长岁月，超导材料的超导转变温度从4.2K 到23.2K，仅提高了19K，这种缓慢的进展速度，多么令人困扰！ 柏诺兹(Bednorz)和缪勒(Miiller)于1986年发现超导转变温度在3O K温区的高温铜氧化物超导体，为进一步发现在液氮温区值的高温超导体开辟了道路。他们于1987年获诺贝尔奖。 1986 年秋，中国科学院物理研究所的赵忠贤、陈立泉等人在镧钡铜氧和镧锶铜氧化物体系中观察到了在46.3K 和48.6K 下的超导转变，同时物理研究所李林教授领导的研究小组，用溅射方法制备出超导转变温度为25～27K的镧锶钡氧超导薄膜。中国的科学家，在高科技的国际竞争中已进入角色。1993 年，美国得克萨斯超导研究中心的美籍华人朱经武宣布，他制备出氧化汞、钡钙铜的超导体超导转变温度为153K（零下120℃），这是目前的最高纪录 超导热持续升温，而且持续的时间在科学史上是最长的，涉及的人数也是最多的，这是什么原因呢？正如高温超导体一出现，世界的科学家们就断言：第四次工业革命即将到来。因为高温超导体实现了在强电方面的应用，全球的电力输送，从发电到供配电模式都将全部改变，若能做到无损耗地输电，仅美国一个国家一年即可节省100 亿美元。采用超导材