§ 302. Превращение газа в жидкость

Мы уже знаем, что все жидкие тела могут испаряться. Одни жидкости при данной температуре испаряются быстро, другие — медленно. При этом они превращаются в пар, т. е. переходят в газообразное состояние. Естественно поставить вопрос, можно ли газ превратить в жидкость? Каким путем можно этого достигнуть?

Если мы имеем ненасыщенный пар воды или эфира и будем сжимать их, то сначала их давление будет увеличиваться, подобно тому как это имеет место для обычных газов. Однако увеличение давления будет происходить только до тех пор, пока давление не достигнет давления насыщенного пара при температуре опыта. После этого оно уже не будет больше расти, а пар начнет конденсироваться в жидкость. Объем, в котором производится сжатие, уже не будет заполнен однородным веществом — газом: появится граница между веществом в двух состояниях — жидком и газообразном.

Еще в начале прошлого столетия английскому физику и химику Майклу Фарадею (1791—1867) и другим исследователям удалось превратить таким образом в жидкость ряд веществ,  известных до того только в  газообразном состоянии. Они превратили в жидкость хлор и углекислый газ, сжимая их при возможно низкой температуре. На рис. 496 показано приспособление Фарадея для сжижения хлора. В колене  запаянной стеклянной трубки помещен сухой гидрат хлора. При нагревании из него выделяется газообразный хлор. Конец трубки  помещен в охлаждающую смесь. В нем получается жидкий хлор. Для сжижения таких газов, как хлор или углекислота, их нужно сжать гораздо сильнее, чем пары эфира. Например, чтобы при температуре  превратить в жидкое состояние хлор, нужно давление 7 атм, а для углекислоты — 60 атм. Это — давления их насыщенного пара при температуре .

Рис. 496. Опыт Фарадея по снижению хлора

Однако некоторые из газов (водород, азот, кислород и др.) оказались крайне упорными. Никакое доступное Фарадею охлаждение и давление в несколько тысяч атмосфер не вызывали сжижения этих газов. В чем была причина этих неудач? Решить этот вопрос удалось только после того, как было подробно изучено, каким образом плотности жидкости и ее пара зависят от температуры и давления. Оказалось, что неудача была вызвана не тем, что в то время не умели создавать достаточно большие давления, а тем, что не умели создать достаточное охлаждение.