Který materiál má nejnižší bod mrazu?

Materiál s nejnižším bodem mrazu je helium. Při typických tlacích vůbec nezmrzne, dokonce ani při teplotách blížících se absolutní nule. Důvody, proč jsou diktovány kvantovou mechanikou: energie nulového bodu helia je příliš velká na to, aby umožnila zamrznutí. Energie nulového bodu je minimální energie, kterou má částice nebo systém vždy, bez ohledu na to. Helium je jediná látka, která nemá bod mrazu pod okolním tlakem, bez ohledu na teplotu.

Mnohočí bod pro helium existuje pouze pod nejméně 25 atmosférami tlaku a teploty 1,15 K. Tyto podmínky byly vytvořeny v laboratoři prostřednictvím odpařovacího chlazení. Výsledkem je bezbarvá, vysoce stlačitelná pevná látka, která je prakticky neviditelná. Pevné helium je tak obtížné vidět, že vrstvy polystyrenu se používají, aby zjistily, kde to je. Hustota samotného pevného helia je pouze 66krát větší než vzduch. Pro srovnání, voda je 1000krát hustší než aIr.

Helium bylo poprvé zkapalněno v roce 1908 nizozemským fyzikem Heikeem Onnesem, který jej ochladil na 1 stupeň Kelvin. Hodně k jeho překvapení, další chlazení nezpůsobilo, že dosáhlo svého bodu mrazu. Teprve o 18 let později, v roce 1926, byl jeho student Williem Keesom schopen ztuhnout helium ochlazením v tlakové komoře. Dnes je zkapalnění helia životně důležitým krokem při jeho extrakci ze Země a jeho skladování.

Kapalné helium se často používá jako kryogenní chladicí činidlo, když kapalný dusík nestačí. Musí být udržována pod nepřetržitým vysokým tlakem a nízkou teplotou, jinak se rychle rozšiřuje a přechází na plyn. Solid Helium nemá žádné praktické aplikace mimo vědecký výzkum.

Některé z nejneobvyklejších vlastností helia lze při teplotách blízké absolutní nule. Při takových teplotách se helium chová jako superfluid, meato proudí s nulovou měřitelnou viskozitou. Má také tendenci plazit se po stěnách nádoby, ve které je držen.