也無(wú)非是嚴(yán)重阻礙低溫技術(shù)的應(yīng)用,其中受到比較大影響的就是低溫超導(dǎo)技術(shù)了?,F(xiàn)在已知所有的超導(dǎo)材料都要在-130℃以下的低溫中才能表現(xiàn)出超導(dǎo)特性,其中應(yīng)用**的那幾種(比如Nb3Sn)更是需要比液氫的沸點(diǎn)還低的轉(zhuǎn)變溫度,這時(shí)候只有液氦能比較簡(jiǎn)便地實(shí)現(xiàn)這樣的極低溫。雖然我們完全可以用別的辦法實(shí)現(xiàn)同樣的低溫,但都不如液氦實(shí)惠。顯然,假如我們沒有氦,低溫超導(dǎo)技術(shù)的普及就會(huì)受到嚴(yán)重的阻礙;低溫超導(dǎo)技術(shù)如果不能普及,醫(yī)院就會(huì)用不起核磁共振成像儀(它需要超導(dǎo)材料制造強(qiáng)磁場(chǎng))。液氦資源分布編輯來(lái)源分布氦液化器氦氣**主要的來(lái)源不是空氣,而是天然氣。原來(lái)氦氣在干燥空氣中含量極微,平均只有百萬(wàn)分之五,天然氣中比較高則可含,是空氣的一萬(wàn)五千倍??墒沁@種高氦的天然氣礦藏并不多,因?yàn)樘烊粴庵械暮馐氢欀惖姆派湫栽厮プ兊漠a(chǎn)物。只有在天然氣礦附近有鈾礦時(shí),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(wàn)倍,因此仍是目前世界上氦氣的主要來(lái)源。其中,美國(guó)氦氣資源占50%以上,中國(guó)*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(shí),氦氣才能在天然氣中匯集。空分法:一般采用分凝法從空氣裝置中提取粗氦、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??膮^(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(dòng)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(wàn)不要使液態(tài)氦和空氣接觸,因?yàn)榭諝鈺?huì)立刻在液態(tài)氦的表面上凍結(jié)成一層堅(jiān)硬的蓋子。多少年來(lái),全世界只有荷蘭卡美林·奧涅斯的實(shí)驗(yàn)室能制造液態(tài)氦。直到1934年,在英國(guó)盧瑟福那里學(xué)的前蘇聯(lián)科學(xué)家卡比查發(fā)明了新型的液氦機(jī),每小時(shí)可以制造4升液態(tài)氦。以后,液態(tài)氦才在各國(guó)的實(shí)驗(yàn)室中得到的研究和應(yīng)用。在,液態(tài)氦在現(xiàn)代技術(shù)上得到了重要的應(yīng)用。例如要接收宇宙飛船發(fā)來(lái)的傳真照片或接收衛(wèi)星轉(zhuǎn)播的電視信號(hào),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(xué)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(jìn)軍(物理學(xué)把零下℃叫做零度。這個(gè)溫度標(biāo)叫做溫標(biāo),用K表示。0K就是℃,而℃)。從理論上講,零度是達(dá)不到的,但是可以不斷接近它。液態(tài)氫的沸點(diǎn)是溫標(biāo),液態(tài)氦的沸點(diǎn)是溫標(biāo)。在溫標(biāo),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(biāo);1957年,達(dá)到溫標(biāo);目前已達(dá)到×10-11K了。東營(yíng)定制氦氣制作廠家氦單質(zhì)在極低溫度下由氣態(tài)氦轉(zhuǎn)變?yōu)橐簯B(tài)氦。
而高熵的正常成分不能通過毛細(xì)管。這導(dǎo)致右側(cè)液氦的熵增加,左側(cè)的熵減少,這意味著右側(cè)溫度升高而左側(cè)溫度降低。這種由機(jī)械力引起的熱量遷移稱為機(jī)-熱效應(yīng)。機(jī)-熱效應(yīng)的逆過程稱為熱-機(jī)效應(yīng)。右側(cè)液氦受熱后(吸熱Q),低熵的超流成分減少,左側(cè)液氦中的超流成分通過毛細(xì)管流向右側(cè),而正常成分不能通過毛細(xì)管,這導(dǎo)致右側(cè)液面升高形成壓強(qiáng)差。熱-機(jī)效應(yīng)的“噴泉”裝置。帶毛細(xì)管噴嘴的無(wú)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(zhuǎn)移,形成內(nèi)外壓強(qiáng)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(dòng)力學(xué),預(yù)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(duì)運(yùn)動(dòng)形成的,稱為溫度波或熵波(第二聲波)。實(shí)驗(yàn)證實(shí)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(yīng)可得足夠數(shù)量的。與4He一樣,在常壓下液態(tài)3He不會(huì)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(dòng)的無(wú)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(zhì)不同的兩個(gè)相,分別稱為HeⅠ和HeⅡ,在兩個(gè)相之間的轉(zhuǎn)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(gè)液相HeⅠ和HeⅡ間的轉(zhuǎn)變溫度稱為λ點(diǎn),飽和蒸氣壓下的λ點(diǎn)為,壓強(qiáng)增加時(shí),λ點(diǎn)移向較低的溫度,兩個(gè)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(diǎn),主要表現(xiàn)在以下幾方面。超流動(dòng)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(wú)關(guān),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(diǎn)以下的溫度時(shí)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(dòng)性。用粗細(xì)不同的毛細(xì)管做實(shí)驗(yàn)時(shí),發(fā)現(xiàn)流管愈細(xì),超流動(dòng)性就愈明顯,在直徑小于10-5厘米的流管中,流速與壓強(qiáng)差和流管長(zhǎng)度幾乎無(wú)關(guān),而*取決于溫度,流動(dòng)時(shí)不損耗動(dòng)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(wú)粘滯性的超流體成分,稱為氦膜。氦存在于整個(gè)宇宙中,按質(zhì)量計(jì)占23%,但次于氫。
如果大量吸入氦氣,會(huì)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(qū)動(dòng),而對(duì)缺氧并不敏感),嚴(yán)重的甚至?xí)劳觥A硗?,如果是由高壓氣瓶中直接吸入氦氣,那么其高流速就?huì)嚴(yán)重地破壞肺部組織。大量而高壓的氦和氧會(huì)造成高壓緊張癥狀Highpressurenervoussyndrome(HPNS),不過少量的氮就能夠處理這個(gè)問題。大量及長(zhǎng)時(shí)間吸入氦氣可導(dǎo)致腦損傷甚至死亡。在大部分薯?xiàng)l類包裝袋里也含有少量氦氣,不過不必?fù)?dān)心,沒有危害。在2.173K,氦將或多少?gòu)恼R后w轉(zhuǎn)變成一種具有獨(dú)特性質(zhì)的流體。東營(yíng)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??膮^(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(gè)質(zhì)子,只是假想粒子,但如果強(qiáng)核力增強(qiáng)2%,它就有可能存在。氦-5,是氦的同位素之一,元素符號(hào)為He。它的原子核由二顆質(zhì)子和三顆中子所組成。并帶有放射性,會(huì)放出中子,其半衰期為MeV。氦-6:原子核包含2個(gè)質(zhì)子和4個(gè)中子,非常不穩(wěn)定。氦-7:原子核包含2個(gè)質(zhì)子和5個(gè)中子,會(huì)衰變成氦-6,非常不穩(wěn)定。氦-8:原子核包含2個(gè)質(zhì)子和6個(gè)中子,非常不穩(wěn)定。氦-9:原子核包含2個(gè)質(zhì)子和7個(gè)中子,非常不穩(wěn)定。氦-10:原子核包含2個(gè)質(zhì)子和8個(gè)中子,非常不穩(wěn)定。符號(hào)Z(p)N(n)同位素質(zhì)量(u)半衰期原子核自旋相對(duì)豐度相對(duì)豐度的變化量2He20#非常不穩(wěn)定(假想粒子)#0+#(推測(cè))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(hào)的數(shù)據(jù)**沒有經(jīng)過實(shí)驗(yàn)的證明,只是理論推測(cè)而已,而用括號(hào)括起來(lái)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(fù)進(jìn)行液化分餾??膮^(qū)加工氦氣