Kapalné helium: charakteristiky a vlastnosti materiálu

Helium se týká skupiny vzácných plynů. Kapalné helium je nejchladnější kapalina na světě. Tento agregát stát má řadu unikátních funkcí, jako je například supratekutosti a supravodivosti. Přečtěte si více o jeho vlastnostech, učíme se dál.

plyn helium

Helium - jednoduchá látka, je rozšířená v vesmír je v plynném stavu. V periodické tabulce, a za druhé, že je bezprostředně po vodíku. Patří k inertní nebo vzácné plyny.

Prvek označované jako «On». S řeckým jazykem jeho jméno znamená „slunce“. Původně se předpokládalo, že tento kov. Nicméně se ukázalo, že se jedná o monatomic plyn. Helium je druhý chemický pro snadnost, že nemá chuť, barvu a vůni. To má nejnižší teplotu varu.

Za normálních okolností, to je ideální plyn. Také plyn, je schopen v pevném i kapalném stavu. Jeho setrvačnost se projevuje v interakci s nízkou aktivitou s jinými látkami. Je prakticky nerozpustný ve vodě. V průmyslových aplikacích je vyroben ze zemního plynu, oddělování nečistot silným chlazením.

Plyn může být nebezpečný pro člověka. Zvýšení jeho koncentrace ve vzduchu vede k nedostatku kyslíku v krvi, která je v medicíně se nazývá anoxie. Poté, co v těle ve velkých množstvích, způsobuje zvracení, ztráta vědomí a někdy i smrt.

helium zkapalňování

Každý plyn může procházet do kapalného skupenství za určitých podmínek. Zkapalňování se běžně používá v průmyslu, stejně jako ve vědeckém výzkumu. U některých látek jednoduše zvyšovat tlak. Jiní, jako například helia, v tekutém stavu se objeví až po ochlazení.

V případě, že teplota plynu je nad kritickým bodem, nebude kondenzovat, bez ohledu na tlak. Pro kritický bod teplota helia je 5, 19 Kelvin, neboť 3He izotop 3,35 K. to dělá

Kapalné helium je téměř dokonalá tekutina. To se vyznačuje tím, nedostatek povrchového napětí, viskozity. Po změně tlaku a teploty, její objem zůstává stejný. Tekuté helium má extrémně nízké napětí. Látka je bezbarvá a vysoce tekutina.

Vlastnosti tekutého hélia

Kapalné helium je stěží viditelné, protože špatně láme světelné paprsky. Za určitých podmínek, že má vlastnosti kvanta tekutiny. V důsledku toho za normálního tlaku není krystalizuje i při teplotě -273.15 Celsia (absolutní nula). Všechny ostatní známé materiály tvrdnou za takových podmínek.

Kapalné helium teplota, při které se začne vařit, je -268.9 stupňů Celsia. Fyzikální vlastnosti jeho izotopů značně liší. Tak, hélium-4 se vaří při teplotě 4,215 K.

Je to Bose kapaliny, vyznačující se tím, fázového přechodu při teplotě 2172 ° Kelvina a pod. Fáze II se vyznačuje tím, ne supratekutosti a sverhteploprovodimostyu. Při teplotě ne nižší fáze I a II se nevyskytují současně, přičemž dvě se objeví ve fluidním rychlostí zvuku.

Helium-3 je Fermiho kapalina. Teplota varu při teplotě 3.19 Kelvina. Izotopová superfluid schopni dosáhnout jen při velmi nízkých teplotách (několik millikelvins), pokud existuje dostatečná přitažlivost mezi jeho částic.

superfluidity helia

Studium konceptu superfluidity vědy vděčí akademici Kapitse S. P. a Landau L. D. studium vlastností tekutého hélia v roce 1938, Sergej Kapitsa říci, že se blíží k absolutní nule, tekutina ztratí svou viskozitu, než ztvrdnout.

AKADEMIK k závěru, že poté, co teplota klesne pod helium 2172 K, materiál přechází z normálního stavu do zcela nové fáze nazvané hélium-II. V této fázi se materiál prochází přes úzké otvory a kapilár bez jakéhokoli tření. Takový stav, a byl nazýván „superfluidity.“

V roce 1941, Landau, D. pokračoval ke studiu vlastností kapalného helia, a vyvinul teorii superfluidity. To vysvětlit, vzal kvantový metody, použití pojmu energetického spektra buzení.

Použití hélia

Element hélium bylo objeveno ve slunečním spektru v roce 1868. Na Zemi, byl objeven William Ramsay v roce 1895, poté studoval na dlouhou dobu a nebyl používán v hospodářské sféře. V průmyslové činnosti se používá jako palivo pro vzducholodě během první světové války.

Plyn se aktivně používá pro balení v potravinářském průmyslu, v tavení kovů. Geologové ji použít ke zjištění závady kůry. Kapalné helium se používá hlavně jako chladivo, je schopný udržovat velmi nízké teploty. Tato vlastnost je nezbytná pro vědecký výzkum.

Kapalina-chlazení se používá v kryogenní elektrického stroje, v rastrovací tunelové mikroskopy, zdravotnické prostředky v NMR tomografie, v urychlovačích částic.

závěr

Hélium - inertní nebo vzácný plyn, vykazující nízkou aktivitu v součinnosti s jinými látkami. V periodické tabulce chemických prvků, je na druhém místě, za vodík. V přírodě, látka je v plynném stavu. Za určitých podmínek může přesunout do jiných států agregace.

Hlavním rysem kapalného hélia - superfluid a jeho schopnost nekrystalizuje za normálního tlaku, a to i v případě, že teplota dosáhne absolutní nulu. Vlastnosti izotopů látky se liší. Se liší jejich kritické teploty, jejich podmínek varu, jakož i jejich hodnoty spinových částic.