Чтобы получить аргон, азот либо кислород в чистом виде для технических целей, нужно предварительно произвести сжижение воздуха, а уж жидкий воздушное пространство потом поделить на его составные части.
Сжижение воздуха — одна из занимательнейших страниц в истории науки и техники. Еще 100 лет назад получение жидкого воздуха казалось весьма многим важным ученым утопией, не меньшей фантазией, чем путешествие на Марс. Но более проницательные естествоиспытатели, изучая природу окружающих явлений, уже весьма в далеком прошлом отметили интересный факт. В случае, если забрать какую-либо простую жидкость и ее нагреть, то она превратится в пар, столь же подвижный и легкий, как воздушное пространство. Напротив, в случае, если начать охлаждать эти пары, они легко сгущаются, преобразовываясь снова в собственный исходное жидкое состояние.
Из этих наблюдений напрашивается сам собой вывод, а не есть ли кроме этого и воздушное пространство паром какой-либо смеси летучих жидкостей, кипящей при низкой температуре, для которой, следовательно, температура окружающего нас воздуха есть высокой и при которой вся эта смесь преобразовывается в пар?
Эту идея в самый образном виде выразил Лавуазье. Он писал так: «Если бы Почва попала неожиданно в среду с низкой температурой, аналогичной, к примеру, температуре Юпитера либо Сатурна, — вода, которая сейчас образует отечественные реки и моря и, возможно, большое большая часть из известных нам жидкостей, превратилась бы в твёрдые скалы и горы. В этом случае воздушное пространство либо, по крайней мере, часть газов, его составляющих, поменяли бы собственный состояние, превратившись в жидкость из невидимого газа, что существует благодаря нахождению в среде с высокой температурой, наряду с этим переходе воздуха из одного состояния в второе появились бы доселе кроме того не предугадываемые жидкости».
Лавуазье в собственных представлениях был прав. Заберём какую-либо жидкость, поместим ее в открытый сосуд и начнем нагревать. Температура жидкости начнет расти, и когда она достигнет температуры кипения, предстоящий рост температуры закончится и при данной температуре вся жидкость превратится в пар. Следовательно, при атмосферном давлении ни одна жидкость не существует при температуре, превышающей ее точку кипения. Из этого можно сделать обратный вывод, что если бы мы сумели, очень сильно охлаждая воздушное пространство либо второй газ, достигнуть его температуры кипения и после этого еще мало охладить его ниже данной температуры, он непременно целый превратился бы в жидкость.
Скоро ученые на опыте убедились в правильности этих рассуждений. Уже в конце XVIII века методом несложного охлаждения удалось перевоплотить в жидкость таковой газ, как сернистый ангидрид. Но физикам XVIII первой половины и века XIX века казалось неосуществимым достигнуть таковой низкой температуры, при которой кроме того воздушное пространство превратился бы в жидкость. Начались поиски обходных дорог.
Мы уже указали, что жидкости на открытом воздухе, другими словами при атмосферном давлении, не смогут существовать при температуре выше их точки кипения: они при данной температуре выкипают, преобразовываясь в пар. Но попытаемся поместить жидкость, к примеру воду, в котел и создадим в том месте некое давление, к примеру 50 воздухов, и наряду с этим давлении начнем нагревать воду. Поднимем температуру до 100 градусов. При данной температуре, как мы знаем, вода кипит абсолютно, преобразовываясь в пар. Но в случае, если мы будем следить за поведением воды в отечественном котле, то мы в тот же миг же убедимся, что вода при данной температуре кроме того далека от кипения. Она не закипит и при 200 градусах. И только при температуре 265 градусов она начинает закипать. И чем выше давление в котле, тем выше температура, при которой закипит вода в котле. Данный опыт убедительно продемонстрировал, что таким методом возможно искусственно вынудить кипеть жидкость при нужной температуре. Физики решили применять это явление при сжижении газов, заменив труднодостижимые низкие температуры большим давлением. Они рассуждали наряду с этим приблизительно так. Воздушное пространство — это жидкость, которая кипит при низкой температуре. В случае, если мы заключим жидкий воздушное пространство в герметически закрытый, достаточно прочный сосуд и начнем подвергать его действию большого давления, то, разумеется, мы можем подобрать такое давление, при котором жидкий воздушное пространство сохранился бы жидким и начал бы кипеть лишь при простой температуре. Следовательно, и напротив, сжимая воздушное пространство до для того чтобы большого давления либо кроме того выше, мы имели возможность бы перевоплотить воздушное пространство сперва в насыщенный пар, а после этого и в жидкость. Испытания с другими газами скоро подтвердили верность этих рассуждений. В первой половине 20-ых годов XIX века известный британский физик Фарадей перевоплотил в жидкость таким методом газ хлор, а после этого, используя давление в 17 воздухов, газ сернистый водород; используя давление в 50 воздухов, он сжижил газообразную закись азота. Фарадей перевоплотил в жидкость многие газы, но пять газов, в числе которых был воздушное пространство, кислород и азот, он перевоплотить в жидкость не смог.
Многие физики сделали вывод, что неудача Фарадея заключалась в том, что он использовал через чур незначительное давление, всего 50 воздухов. Исходя из этого, охлаждая эти газы кроме того до минус ПО градусов по шкале Цельсия, он все же не смог достигнуть их температуры сжижения. Начали повышать давление. Сперва было достигнуто давление порядка 400 воздухов, после этого 780, наконец в первой половине 50-ых годов XIX века удалось достигнуть давления 2800 воздухов. При таком давлении эти газы становились более плотными, чем вода, но все же оставались газами и не сжижались. Тогда их назвали «постоянными газами» и сделали вывод, что перевоплотить их в жидкость нереально. Но это было поспешное ответ.
Ученые, сделавшие заключение, что воздушное пространство, азот, кислород и другие газы нельзя превратить в жидкость, считали, что они абсолютно познали свойства этих газов. В действительности это было заблуждение, их познания были приблизительны, неполны, и предстоящие научные изучения продемонстрировали корень их неточностей. Методом опытов удалось найти такие новые свойства газов, применение которых и разрешило отыскать методы их сжижения.