也無非是嚴重阻礙低溫技術的應用,其中受到比較大影響的就是低溫超導技術了?,F(xiàn)在已知所有的超導材料都要在-130℃以下的低溫中才能表現(xiàn)出超導特性,其中應用**的那幾種(比如Nb3Sn)更是需要比液氫的沸點還低的轉變溫度,這時候只有液氦能比較簡便地實現(xiàn)這樣的極低溫。雖然我們完全可以用別的辦法實現(xiàn)同樣的低溫,但都不如液氦實惠。顯然,假如我們沒有氦,低溫超導技術的普及就會受到嚴重的阻礙;低溫超導技術如果不能普及,醫(yī)院就會用不起核磁共振成像儀(它需要超導材料制造強磁場)。液氦資源分布編輯來源分布氦液化器氦氣**主要的來源不是空氣,而是天然氣。原來氦氣在干燥空氣中含量極微,平均只有百萬分之五,天然氣中比較高則可含,是空氣的一萬五千倍??墒沁@種高氦的天然氣礦藏并不多,因為天然氣中的氦氣是鈾之類的放射性元素衰變的產(chǎn)物。只有在天然氣礦附近有鈾礦時,氦氣才能在天然氣中匯集。即使是氦氣含量很低的天然氣,也比空氣中氦氣含量高數(shù)萬倍,因此仍是目前世界上氦氣的主要來源。其中,美國氦氣資源占50%以上,中國*占。天然氣中的氦氣是鈾之類的放射性元素衰變的產(chǎn)物。只有在天然氣礦附近有鈾礦時,氦氣才能在天然氣中匯集??辗址ǎ阂话悴捎梅帜◤目諝庋b置中提取粗氦、氖混合氣,由粗氦、氖混合氣制純氦、氖混合氣經(jīng)分離及純化。奎文區(qū)加工氦氣
氫氣就變成了液體。液態(tài)氦是透明的容易流動的液體,就像打開了瓶塞的汽水一樣,不斷飛濺著小氣泡。液態(tài)氦是一種與眾不同的液體,它在零下269℃就沸騰了。在這樣低的溫度下,氫也變成了固體,千萬不要使液態(tài)氦和空氣接觸,因為空氣會立刻在液態(tài)氦的表面上凍結成一層堅硬的蓋子。多少年來,全世界只有荷蘭卡美林·奧涅斯的實驗室能制造液態(tài)氦。直到1934年,在英國盧瑟福那里學的前蘇聯(lián)科學家卡比查發(fā)明了新型的液氦機,每小時可以制造4升液態(tài)氦。以后,液態(tài)氦才在各國的實驗室中得到的研究和應用。在,液態(tài)氦在現(xiàn)代技術上得到了重要的應用。例如要接收宇宙飛船發(fā)來的傳真照片或接收衛(wèi)星轉播的電視信號,就必須用液態(tài)氦。接收天線末端的參量放大器要保持在液氦的低溫下,否則就不能收到圖像。物理學家不僅*得到了液態(tài)氦,還得到了固態(tài)氦,他們正在向零度進軍(物理學把零下℃叫做零度。這個溫度標叫做溫標,用K表示。0K就是℃,而℃)。從理論上講,零度是達不到的,但是可以不斷接近它。液態(tài)氫的沸點是溫標,液態(tài)氦的沸點是溫標。在溫標,氦Ⅰ變?yōu)楹あ颉?935年,利用“絕熱去磁”法,使液態(tài)氦冷到溫標;1957年,達到溫標;目前已達到×10-11K了。東營定制氦氣制作廠家氦單質在極低溫度下由氣態(tài)氦轉變?yōu)橐簯B(tài)氦。
而高熵的正常成分不能通過毛細管。這導致右側液氦的熵增加,左側的熵減少,這意味著右側溫度升高而左側溫度降低。這種由機械力引起的熱量遷移稱為機-熱效應。機-熱效應的逆過程稱為熱-機效應。右側液氦受熱后(吸熱Q),低熵的超流成分減少,左側液氦中的超流成分通過毛細管流向右側,而正常成分不能通過毛細管,這導致右側液面升高形成壓強差。熱-機效應的“噴泉”裝置。帶毛細管噴嘴的無底玻璃管的填充金剛砂粉末P,用棉花C塞住底部,浸入液氦中。用光照射玻璃管,使管內(nèi)的液氦溫度升高,超流成分激發(fā)成正常成分。管外的超流成分通過棉花塞向管內(nèi)轉移,形成內(nèi)外壓強差,液氦從噴嘴噴出。液氦第二聲波普通流體中的聲波是由密度交替變化形成的,稱密度波。1941年朗道發(fā)展了量子液體的流體動力學,預言在HeⅡ中除普通密度波(稱聲波)外,還存在另一種聲波,它是由液氦中超流成分(低熵,溫度較低)與正常流體成分(高熵,溫度較高)的相對運動形成的,稱為溫度波或熵波(第二聲波)。實驗證實了溫度波的存在。液氦同位素3He是4He的同位素,在天然氦中所占比例小于10-7,通過人工核反應可得足夠數(shù)量的。與4He一樣,在常壓下液態(tài)3He不會固化。
自然界中存在的氦基本上全是氦4。普通液氦是一種很易流動的無色液體,其表面張力極小,折射率和氣體差不多,因而不易看到它。液態(tài)4He包括性質不同的兩個相,分別稱為HeⅠ和HeⅡ,在兩個相之間的轉變溫度處,液氦的密度、電容率和比熱容均呈現(xiàn)反常的增大。兩個液相HeⅠ和HeⅡ間的轉變溫度稱為λ點,飽和蒸氣壓下的λ點為,壓強增加時,λ點移向較低的溫度,兩個液相的相變曲線為一直線,稱為λ線。液氦超流體液氦具有一系列引人注目的特點,主要表現(xiàn)在以下幾方面。超流動性普通液體的粘滯度隨溫度的下降而增高,與此不同,HeⅠ的粘滯度在溫度下降到,幾乎與溫度無關,其數(shù)值約為3×10-6帕秒,比普通液體的粘滯度小得多。在,HeⅠ的粘滯度隨溫度的降低而迅速下降。HeⅡ的粘滯度在λ點以下的溫度時立刻降至非常小的值(<10-12帕秒),這種幾乎沒有粘滯性的特性稱為超流動性。用粗細不同的毛細管做實驗時,發(fā)現(xiàn)流管愈細,超流動性就愈明顯,在直徑小于10-5厘米的流管中,流速與壓強差和流管長度幾乎無關,而*取決于溫度,流動時不損耗動能。氦膜任何與HeⅡ接觸的器壁上覆蓋一層液膜,液膜中只包含無粘滯性的超流體成分,稱為氦膜。氦存在于整個宇宙中,按質量計占23%,但次于氫。
如果大量吸入氦氣,會造成體內(nèi)氧氣被氦取代,因而發(fā)生缺氧(呼吸反射是受體內(nèi)過量二氧化碳驅動,而對缺氧并不敏感),嚴重的甚至會死亡。另外,如果是由高壓氣瓶中直接吸入氦氣,那么其高流速就會嚴重地破壞肺部組織。大量而高壓的氦和氧會造成高壓緊張癥狀Highpressurenervoussyndrome(HPNS),不過少量的氮就能夠處理這個問題。大量及長時間吸入氦氣可導致腦損傷甚至死亡。在大部分薯條類包裝袋里也含有少量氦氣,不過不必擔心,沒有危害。在2.173K,氦將或多少從正常液體轉變成一種具有獨特性質的流體。東營定制氦氣制作廠家
氦氣一般不生成化合物,在低壓放電管中受激發(fā)可形成He+2、HeH等離子及分子。奎文區(qū)加工氦氣
它們均是由超重氫(氚)的β衰變所產(chǎn)生。氦-2:它的原子核只有2個質子,只是假想粒子,但如果強核力增強2%,它就有可能存在。氦-5,是氦的同位素之一,元素符號為He。它的原子核由二顆質子和三顆中子所組成。并帶有放射性,會放出中子,其半衰期為MeV。氦-6:原子核包含2個質子和4個中子,非常不穩(wěn)定。氦-7:原子核包含2個質子和5個中子,會衰變成氦-6,非常不穩(wěn)定。氦-8:原子核包含2個質子和6個中子,非常不穩(wěn)定。氦-9:原子核包含2個質子和7個中子,非常不穩(wěn)定。氦-10:原子核包含2個質子和8個中子,非常不穩(wěn)定。符號Z(p)N(n)同位素質量(u)半衰期原子核自旋相對豐度相對豐度的變化量2He20#非常不穩(wěn)定(假想粒子)#0+#(推測)0未知3He213.(26)穩(wěn)定1/2+(3)×4He22,603,254,15(6)穩(wěn)定0+(3)5He23(5)700(30)E-24s[(2)MeV]3/2-6He24(8)(15)ms0+7He25(18)(5)E-21s[159(28)keV](3/2)-8He26(7)(15)ms0+9He27(3)7(4)E-21s[100(60)keV]1/2(-#)10He28(8)(18)E-21s[(11)MeV]0+備注:畫上#號的數(shù)據(jù)**沒有經(jīng)過實驗的證明,只是理論推測而已,而用括號括起來的**數(shù)據(jù)不確定性。氦制取方法編輯天然氣分離法:工業(yè)上,主要以含有氦的天然氣為原料,反復進行液化分餾??膮^(qū)加工氦氣