یکی از جنبه‌های بسیار جالب آزمایشات فیزیکی برای من، امکان رسیدن به یک نقطه‌ی مشخص، با استفاده از تغییر پارامترهای گوناگون است. فرض کنید قصد دارید به نیتروژن مایع دست پیدا کنید. نقطه‌ی جوش نیتروژن در فشار اتمسفری، منفی صد و نود و شش درجه‌ی سانتیگراد است. این بدین معناست که نیتروژن در دمای معمولی، به فرم گاز وجود دارد و نه مایع. ابتدا باید بپرسیم
تفاوت فرم گازی و فرم مایع نیتروژن چیست؟
در فرم گاز، مولکول‌های نیتروژن از یکدیگر فاصله دارند و تقریبا با هم برهم‌کنش زیادی ندارند. در فرم مایع، مولکول‌های نیتروژن به یکدیگر نزدیکند و با هم برهم‌کنش زیادی دارند. پس شما برای اینکه نیتروژن مایع داشته باشید، بایستی به نحوی مولکول‌های نیتروژن را به یکدیگر نزدیک کنید. اما قبل از آن باید بپرسیم چرا در دمای اتاق مولکول‌های نیتروژن نمی‌توانند به هم نزدیک شوند. علت این موضوع انرژی بالای مولکول‌های نیتروژن در دمای اتاق است.
برای درک این موضوع، تصور کنید تعدادی آدم بیش فعال درون یک اتاق باشند. در این حالت انرژی بالای آن‌ها مانع این می‌شود که به یکدیگر نزدیک شوند. آن‌ها به سرعت درون اتاق به اینطرف و آنطرف می‌روند و به در و دیوار اتاق برخورد می‌کنند. اما نمی‌توانند بایستند و با هم دست بدهند و احوالپرسی کنند. ما باید راهی پیدا کنیم که این آدم‌های درون اتاق به هم نزدیک شوند و کمی گفتگو کنند و اگر به این حالت برسیم، به فرم مایع دست پیدا کرده ایم. یک راه حل این است که کمی انرژی آن‌ها را بگیریم، مثلا می‌توانیم اتاق را سرد کنیم. آن آدم‌ها وقتی سردشان شود و انرژی‌شان پایین بیاید، آرام می‌شوند و می‌توانند به یکدیگر نزدیک شوند و فاز مایع را تشکیل دهند.
پس یک راه به ظاهر ساده برای مایع سازی نیتروژن این است که دمای نیتروژن را تا منفی صد و نود و شش درجه‌ی سانتیگراد کاهش دهیم تا مثل همین آدم‌ها به هم نزدیک شوند.
راه دیگر این است که اتاق را کوچکتر و کوچکتر کنیم و فضا را از این آدم‌های بیش فعال درون اتاق بگیریم. حالا اتاق آنقدر کوچک است که آن آدم‌ها به صورت ناخواسته به یکدیگر نزدیک می‌شوند و فضای زیادی برای حرکت کردن و دور شدن از یکدیگر ندارند و درجه‌ی آزادی‌شان کاهش یافته است. این شبیه این است که در فرآیند مایع سازی نیتروژن فشار را افزایش دهیم و نیتروژن را از فرم گاز به فرم مایع ببریم. پس ما دو راه داریم، یکی اینکه دما را کاهش دهیم و دیگری اینکه فشار را افزایش دهیم. ما می‌توانیم هر دو مسیر را باز هم ادامه دهیم. اتاق را سردتر کنیم یا اتاق را کوچکتر کنیم تا آدم‌های درون اتاق، آن حرکت آزادانه درون اتاق را کاملا از دست بدهند. آن‌ها در این حالت به همدیگر می‌چسبند و تنها می‌توانند سر جای خود بلرزند و ارتعاش کنند. در این حالت، ما به فاز جامد رسیده ایم و نیتروژن جامد داریم.
– اَبا اِباد