패러데이는 이전에 기체 형태로만 알려진 물질이 액체로 변할 수 있음을 보여주었습니다. 이제 그는 다른 기체로도 같은 트릭을 수행할 수 있는지 궁금했습니다.
추가 실험을 통해 밀봉된 튜브에서 고압을 생성하는 이 기술을 통해 암모니아(NH 3 ), 황화수소(H 2 S), 이산화질소(NO 2 ), 이산화황( SO 2 ) 및 이산화탄소(CO 2 ). 이산화탄소는 정상적인 압력에서 액상을 놓치게 됩니다. 고체 CO 2 는 열을 가하면(승화라고 하는 과정) 기체 CO 2 로 곧장 바뀌고 ‘드라이아이스'(특히 싸구려 뮤직 비디오에서)로 사용됩니다. 패러데이의 연구는 선구적이었지만 그가 화학 원소를 액화시킨 최초의 사람이었지만 실제로는 1787년 네덜란드 화학자 Martinus van Marum이 압력을 사용하여 암모니아 화합물을 액화했습니다. 그러나 집중적인 노력에도 불구하고 Faraday는 이 기술을 사용하여 액화할 수 없는 특정 가스(수소, 질소 및 산소 포함)가 있었고 이러한 이유로 그는 이러한 가스를 영구 가스라고 불렀습니다.
1860년대에 벨파스트 태생의 물리학자 Thomas Andrews는 가스의 액화를 아주 자세하게 연구했습니다. 그는 액화가 발생할 수 있는 조건을 공식화하여 이러한 조건을 가스의 압력, 온도 및 부피와 관련된 가스 법칙에 연결했습니다. 그런 다음 소위 영구 가스가 완강하게 액화에 저항하는 유일한 이유는 단순히 패러데이 스타일 실험에서 사용할 수 있는 압력이 끓는 온도를 실온까지 올리기에 불충분하다는 사실을 깨달았습니다(그림 1 참조). 더 교활한 접근 방식이 필요했고 우연히 나왔습니다.
갑작스런 석방
Louis Paul Cailletet은 야금학자의 아들로 아버지의 주물 공장에 실험실을 세웠습니다. Cailletet은 Andrews의 작업을 확장했으며 가스의 특성이 네덜란드 물리학자 Johannes van der Waals가 제안한 법칙에서 어떻게 벗어나는지 주의 깊게 측정했습니다. 1870년대에 Cailletet은 고압을 가하는 Faraday의 검증되고 신뢰할 수 있는 방법의 강화된 버전을 사용하여 상온에서 가스를 액체로 전환하려는 시도를 시작하여 아세틸렌(C 2 H 2 )을 유력한 후보로 식별했습니다. 원하는 효과를 내기 위해서는 약 60기압의 압력이 필요할 것으로 예상되었지만 가압하는 동안 그의 장치에서 누출이 발생하여 압축 가스가 빠져나갔습니다. Cailletet은 주의 깊게 지켜보았고 누출을 통해 가스가 빠져나가면서 희미한 안개가 형성되었다가 빠르게 사라지는 것을 발견했습니다. 그는 처음에 이것이 수증기이며 그의 아세틸렌 샘플이 불순하다고 의심했지만, 보다 조심스럽게 정제된 아세틸렌 샘플로 실험을 반복한 결과 동일한 결과가 나타났습니다. 그는 가스의 갑작스러운 압력 해제로 인해 가스가 냉각되어 액체가 일시적으로 응결되었음을 깨달았습니다. 가스를 액화하는 데 매우 높은 압력이 필요하지 않았습니다. 갑자기 압력을 풀어서 할 수 있습니다!
Cailletet은 이것이 돌파구라는 것을 깨닫고 아세틸렌보다 더 흥미로운 것을 액화하려는 시도에 빠르게 착수했습니다. 그는 순수한 상태에서 적당한 양을 만들 수 있기 때문에 산소로 시작하여 300기압으로 압력을 가하고 증발된 이산화황으로 유리 장치를 29 8 C로 냉각했습니다. 갑자기 압력을 해제하면 액체 산소의 응결 방울 안개가 생성되었습니다. 그는 1877년 12월 파리에 있는 과학 아카데미에 자신의 결과를 보고했지만 동시에 제네바에 기반을 둔 스위스 화학자 RaoulPierre Pictet의 유사한 발견에 대한 보고서를 받았다는 사실을 알게 되었습니다. 식품 보존을 위한 인공 얼음을 생산하기 위해 가스를 액화시키려는 동기를 부여받은 Pictet은 같은 결과를 얻었지만 다른 물질의 액체에서 미리 냉각된 액화 가스로 구성된 완전히 다른 ‘캐스케이드’ 방법을 사용했습니다. 차례로 다른 액체에 의해 미리 냉각된 가스 자체에서 생산되었습니다. 이러한 방식으로 액화하기 어려운 일련의 가스를 생성할 수 있습니다.
