Liquid helium: mga katangian at mga katangian ng materyal

Helium ay may kinalaman sa isang grupo ng mga marangal na gas. Liquid helium ay ang pinakamalamig na liquid sa buong mundo. Ito pinagsasama-sama ng estado na ito ay may isang bilang ng mga natatanging mga tampok, tulad ng superfluidity at superconductivity. Magbasa nang higit pa tungkol sa mga katangian nito, malaman namin sa.

gas helium

Helium - isang simpleng sangkap, ay laganap sa sansinukob ay sa isang puno ng gas estado. Sa pana-panahon na mesa, at pangalawang ito ay kaagad pagkatapos ng hydrogen. Ito ay kabilang sa hindi gumagalaw o marangal gases.

element Ang tinutukoy bilang isang «Siya». Sa Griego, ang kanyang pangalan ay nangangahulugang "Sun". Sa una ito ay ipinapalagay na metal na ito. Gayunman, ito naka-out na ito ay isang monatomic gas. Helium ay ang pangalawang kemikal para sa kadalian, ito ay walang lasa, kulay at amoy. Ito ay ang pinakamababang punto ng pagkulo.

Sa ilalim ng normal na pangyayari, ito ay isang perpektong gas. Gayundin gas, ito ay may kakayahang sa isang solid at likido estado. Nito inertia ay manifested sa pakikipag-ugnayan mababang aktibidad sa iba pang mga sangkap. Ito ay halos hindi malulutas sa tubig. Sa pang-industriya mga aplikasyon na ito ay ginawa mula sa natural gas, na naghihiwalay impurities sa pamamagitan ng isang malakas na paglamig.

Ang gas ay maaaring maging mapanganib sa tao. Ang pagtaas sa kanyang konsentrasyon sa hangin ay humahantong sa isang kakulangan ng oxygen sa dugo, na nasa medicine ay tinatawag na kakulangan ng hangin. Sa sandaling sa katawan sa malalaking halaga, ito ay nagiging sanhi ng pagsusuka, pagkawala ng malay, at kung minsan kamatayan.

helium pagkatunaw

Anumang gas ay maaaring ipasa sa likidong estado ng pagsasama-sama sa ilalim ng ilang mga kundisyon. Pagkatunaw ay karaniwang ginagamit sa industriya, pati na rin sa pang-agham na pananaliksik. Para sa ilang mga sangkap lamang dagdagan ang presyon. Ang iba, tulad ng helium, sa isang likido estado lilitaw lamang pagkatapos ng paglamig.

Kung ang gas temperatura ay mas mataas sa mga kritikal na punto, hindi na ito ay paikliin, anuman ang presyon. Para sa mga kritikal na punto temperatura ng helium ay 5, 19 Kelvin, sapagkat ito ay ginagawang 3He isotope 3.35 K.

Liquid helium ay halos perpektong likido. Ito ay nailalarawan sa kakulangan ng ibabaw igting, lagkit. Matapos ang pagbabago sa presyon at temperatura, dami nito ay nananatiling pareho. Liquid helium ay may isang lubhang mababa tensyon. Ang sangkap na ay isang walang kulay at mataas na tuluy-tuloy.

Mga katangian ng likidong helium

Ang likidong helium ay parang hindi nakikita dahil hindi maganda ang refracts liwanag ray. Sa ilang mga kundisyon, ito ay ang mga katangian ng isang quantum ng tuluy-tuloy. Dahil sa ilalim ng normal na presyon ng ito ay hindi crystallized kahit na sa isang temperatura ng -273.15 Celsius (absolute zero). Ang lahat ng iba pang mga kilalang mga materyales papagmamatigasin ilalim ng naturang mga kundisyon.

Liquid helium temperatura kung saan ito ay nagsisimula sa pigsa, ay -268.9 degrees Celsius. Ang pisikal na katangian ng kanyang isotopes ay nag-iiba malaki. Kaya, helium-4 umaasa lang sa isang temperatura ng 4215 K.

Ito ay isang Bose liquid, nailalarawan sa pamamagitan ng phase transition sa isang temperatura ng 2172 Kelvin at sa ibaba. Phase II ay nailalarawan hindi superfluidity at sverhteploprovodimostyu. Sa isang temperatura hindi mas mababa phase Hindi ko at II nagaganap nang sabay-sabay, kung saan ang dalawang lilitaw sa tuluy-tuloy na tunog bilis.

Helium-3 ay ang Fermi likido. Ito ay umaasa lang sa isang temperatura ng 3.19 kelvin. Isotope superfluid magagawang upang makamit lamang sa napakababang temperatura (ang ilang mga Millikelvins) kapag mayroong sapat na pagkahumaling sa pagitan ng kanyang mga particle.

superfluidity ng helium

Pag-aaral ng konsepto ng superfluidity agham owes Academicians Kapitse S. P. at Landau L. D. pag-aaral ng mga katangian ng likidong helium sa 1938, Sergei Kapitsa sinabi na papalapit absolute zero, ang tuluy-tuloy loses lapot nito, sa halip na sa tumigas.

Akademik concluded na pagkatapos ng helium temperatura ay bumaba sa ibaba 2,172 K, ang materyal ay ipinapasa mula sa normal na estado sa isang ganap na bagong yugto na tinatawag na helium-II. Sa ganitong phase ang materyal ay ipinapasa sa pamamagitan ng makitid openings at capillaries na walang anumang mga alitan. Ang ganitong estado, at ito ay nai-tinatawag na "superfluidity."

Noong 1941, Landau, D. patuloy na pag-aralan ang mga katangian ng likidong helium, at binuo ang teorya ng superfluidity. Upang ipaliwanag ito, kinuha niya ang isang quantum pamamaraan, paglalapat ng mga konsepto ng enerhiya spectrum ng mga pananabik.

Ang paggamit ng helium

Element helium ay natuklasan sa solar spectrum sa 1868. On Earth, siya ay natuklasan sa pamamagitan ng William Ramsay sa 1895, at pagkatapos ay nag-aral para sa isang mahabang panahon at hindi pa ginagamit sa pang-ekonomiyang globo. Sa pang-industriya na gawain na ito ay ginagamit bilang isang gasolina para sa sasakyang-panghimpapawid sa panahon ng Unang Digmaang Pandaigdig.

Gas ay aktibong ginagamit para sa packaging sa industriya ng pagkain, sa pagtunaw ng mga metal. Geologists gamitin ito upang makita ang mga faults ng crust. Liquid helium ay higit sa lahat na ginamit bilang isang nagpapalamig, na kaya ng pagpapanatili ng napakababang temperatura. Ang property na ito ay kinakailangan para sa pang-agham na pananaliksik.

Ang likido-paglamig ay ginagamit sa cryogenic mga de-koryenteng machine, sa pag-scan tunneling microscopes, medical device sa NMR tomography, sa tinga accelerators.

konklusyon

Helium - isang hindi gumagalaw o marangal na gas, exhibiting mababang aktibidad sa synergy sa iba pang mga sangkap. Sa periodic table ng mga elemento kemikal, siya ay sa pangalawang lugar, sa likod ng hydrogen. Sa kalikasan, ang mga sangkap ay sa puno ng gas estado. Sa ilalim ng ilang mga kundisyon, maaari itong lumipat sa iba pang mga estado ng pagsasama-sama.

Ang pangunahing tampok ng likidong helium - superfluid at ang kanyang kakayahan hindi gawing kristal sa ilalim ng normal na presyon, kahit na kung ang temperatura ay umabot sa absolute zero. Mga Katangian ng mga isotopes substansiya mag-iba. Naiiba ang kanilang mga kritikal na temperatura, ang kanilang mga bulak mga kondisyon, pati na rin ang kanilang mga particle magsulid halaga.