科学史上最经典的“大力出奇迹”，莫过于用“土法制冷”挑战绝对零度(2)

这些科学家以及开尔文爵士等于给后人立下了热力学领域的其中一个终极目标，接下来就是一场挑战绝对零度的旷世大作战。
还是那句话，远大的目标不可能一步就实现，绝对零度的挑战实际上演变为了一种液化气体的旷世大竞赛，而每攻克一种气体也就意味着登上了一座山头，当然最终的目标还是那个在云端的不可能极限。
那是一个充满斗志的大探索时代，同期进行的还有抵达南北极点的竞赛，但这里就不展开了。
第一个关键人物是我们熟悉的迈克尔·法拉第，到1845年他就已经通过初级的压缩和冰浴，获得了多种气体的液态形式，以他当时的技术，能够获得最低-130°C的低温。
不过，在他的尝试中也有几种无论如何也无法液化的气体，包括氧气、氮气、氢气，受限于当时的理论，法拉第认为这几种气体属于“永久气体”，无法被压缩成液态。
现实当然不是法拉第他老人家认为的那样，这几种气体只是有些顽固，不过法拉第也算是把挑战绝对零度的进度提到了山脚下，而面前的几座山头，正是氧气、氮气、氢气等。
到了1870年代末，法国人路易斯·保罗·卡耶泰率先制得了液氧和液氮，两者分别能获得-183°C和-196°C的低温，其中用到了一个重要的原理——焦耳-汤姆森效应。
从现象上来看，焦耳-汤姆森效应其实还算比较常见，比方说我们玩打火机时，如果不点燃单纯释放里面的液化气一会，就能摸到液化气出口处有冰冷的感觉，这就是效应描述的现象之一。
更具体和严谨的描述是，气体在等焓的环境下膨胀，会使温度上升或下降。另外，存在一个所谓反转温度，当环境温度低于反转温度，通常表变现为温度下降，反之温度上升。
气体等焓膨胀时存在两种变化：分子平均距离增加，势能上升令动能下降，使温度下降；分子平均距离增加也会导致单位时间内平均碰撞次数下降，碰撞转化的势能下降，动能上升导致温度上升。
总结起来就是当环境温度低于反转温度时，前者导致的温度下降比较显著，而环境温度高于反转温度时，后者导致的温度上升比较显著。大部分气体的反转温度都高于室温，即膨胀过程温度下降。
但是，氢气和当时还没有被分离出来的氦气都是例外，它们的反转温度要远低于室温，即便制取到了它们在室温下膨胀反而会升温。