Течен хелий: характеристики и свойства на материята

Хелият принадлежи към групата на благородните газове. Течният хелий е най-студената течност в света. В това състояние на агрегация той има редица уникални характеристики, като свръхфлуидност и свръхпроводимост. Повече подробности за свойствата, които научаваме по-късно.

Хелиев газ

Хелий - просто вещество, е широко разпространена във Вселената е в газообразно състояние. В периодичната таблица и втората е веднага след водород. То се отнася до инертни или благородни газове.

Елементът е означен като "Той". От древногръцки език името му означава "Слънце". Отначало се предполагаше, че е метал. Оказа се обаче, че това е моноатомен газ. Хелият е вторият химично вещество с неговата лекота той няма вкус, цвят и мирис. Има най-ниската точка на кипене.

При нормални условия той е идеален газ. В допълнение към газообразния, той може да бъде в твърдо и течно състояние. Нейната инертност се проявява в неактивно взаимодействие с други вещества. Тя практически не се разтваря във вода. За промишлени цели той се извлича от природен газ, като се отделя от примесите чрез силно охлаждане.

Газът може да бъде опасен за хората. Повишаването на концентрацията му във въздуха води до недостиг на кислород в кръвта, който в медицината се нарича гладуване на кислород. Влизането в тялото в големи количества води до повръщане, загуба на съзнание и понякога смърт.

Втечняването на хелий

Всеки газ може да преминава в състояние на течно агрегатно състояние при определени условия. Втечняване обикновено се използва в индустрията, както и в научни изследвания. За някои вещества е достатъчно просто да се увеличи налягането. Други, като хелий, в течно състояние се появяват само след охлаждане.

Ако температурата на газа е над критичната точка, тогава не кондензира, независимо от налягането. За критичната температура на точката на хелий е 5, 19 Келвин, защото тя 3He изотоп 3.35 К. прави

Течният хелий е практически идеална течност. Характеризира се с липсата на повърхностно напрежение, вискозитет. След смяна на налягането и температурата, неговият обем остава същият. Течният хелий има изключително ниско напрежение. Веществото е безцветно и силно течащо.

Свойства на течния хелий

В течно състояние хелият едва се различава, защото слабо пречупва светлинните лъчи. При определени условия, той притежава свойствата на квантова течност. Поради това при нормално налягане той не кристализира дори при температура минус-273.15 Целзий (абсолютна нула). Всички други известни вещества се втвърдяват при тези условия.

температура на течността хелий, при която започва да кипи, е -268,9 градуса Целзий. Физическите свойства на неговите изотопи варират значително. По този начин хелият-4 кипи при температура от 4,215 К.

Той е течен Bose, характеризиращ се с фазов преход при температура от 2172 Келвин и по-долу. He II фазата се характеризира с превъзходство и свръхтермална проводимост. При температура не по-ниска фаза I и II не се случи едновременно, при което двете появи във флуидна скоростта на звука.

Хелий-3 е Ферми течност. То кипи при температура 3,19 Келвин. Изотопно СУПЕРФЛУИД може да се постигне само при много ниски температури (няколко millikelvins), когато има достатъчно привличане между частиците.

Суперфлуид на хелий

Проучване на понятието свръхфлуидност наука дължи академиците Капица, SP и LD Ландау изучаване на свойствата на течен хелий през 1938 г., Сергей Капица каза, че се приближава до абсолютната нула, течността губи вискозитет, а не да се втвърди.

Академик заключи, че след температура хелий падне под 2172 К, материалът преминава от нормалното състояние на напълно нов етап, наречен хелий-II. В тази фаза веществото преминава през капилярите и тесните отвори без най-малкото триене. Това състояние се нарича "превъзходство".

През 1941 година Landau L. Г. продължи да изучава свойствата на течния хелий и развива теорията за свръхфлуидността. Обяснете му, че е взел квантовите методи, прилагайки концепцията за енергийния спектър на възбудата.

Приложение на хелий

Хелият елемент е открит в спектъра на Слънцето през 1868 г. На Земята той е открит от Уилям Рамзи през 1895 г., след което дълго време е изучаван и не се използва в икономическата сфера. В промишлената дейност той е използван като гориво за дирижабли по време на Първата световна война.

Газът се използва активно за опаковане в хранително-вкусовата промишленост, при топенето на метали. Геолозите го използват, за да откриват грешки в земната кора. Течният хелий се използва главно като хладилен агент, способен да поддържа ултра ниски температури. Този имот е необходим за научни изследвания.

Охлаждащата течност се използва в криогенни електрически машини, в сканиращи тунелни микроскопи, в медицински устройства на NMR скенери, в ускорители на заредени частици.

заключение

Хелийът е инертен или благороден газ, проявяващ ниска активност в взаимодействие с други вещества. В периодичната система от химични елементи, тя стои на второ място, давайки до водород. В природата веществото е в газообразно състояние. При определени условия тя може да се прехвърли в други агрегирани състояния.

Основната характеристика на течния хелий е неговата свръхфлуидност, а не способността да кристализира при нормално налягане, дори ако температурата достигне абсолютна нула. Свойствата на веществените изотопи не са еднакви. Техните критични температури, техните условия на кипене, както и стойностите на въртене на техните частици се различават.