극저온

1 극저온 개요
 1) 정의
   - 광의로 90K 이하, 협의로 4.2K 이하의 온도 범위
     * 액체산소의 끓는점 90K 기준
     * 액체헬륨의 끓는점 4.2K 기준
 2) 특징
   - 열운동의 방해없이 양자효과를 거시적으로 관찰할 수 있다.
     * 원자의 열운동의 거의 없어지고 열운동에 의해 가려진 양자효과가 거시적 물성현상으로 관측된다.
   - 초유동, 초전도현상등 상온에서 볼수없는 현상이 발생한다.
     * 초유동(superfluid) : 점성과 표면장력이 전혀없고 흐를때 소용돌이가 존재하지 않는 액체 상태

2 극저온의 구현
 1) 원리
   - 기체를 냉각하여 액화하는데 단열팽창을 일반적으로 이용한다. 하지만 절대0도에 가까워지면 능률이 악화된다.
   - 일반적으로 극저온은 줄-톰슨효과에 의해서 헬륨을 액화하여 저온을 만든다.
   - 4.2K 이하의 조건은 단열소자법이 유효하다.
 2) 방법 : 줄-톰슨효과
   - 압축한 기체를 단열된 좁은 구멍(노즐)으로 분출시키면 온도가 변하는 현상.(스로틀링과정 throttling process)
     * 수소는 온도가 올라가지만 다른기체는 냉각됨.
     * 물체의 열은 분자들의 충돌에 의해 발생하는데, 압축되어 분자들간 높은 충돌을 유도했다가 급히 팽창시키면 온도가 내려간다.
   - 헬륨등 기체의 냉각이나 액화 에어컨 냉매의 냉각에 사용되고 있다.