氦单质在极低温度下由气态氦转变为液态氦。由于氦原子间的相互作用(范德华力)和原子质量都很小,很难液化,更难凝固。富同位素4He的气液相变曲线的临界温度和临界压强分别为,一个标准大气压下的温度为,温度从临界温度下降至零度时,氦始终保持为液态,不会凝固,只有在大于25大气压时才出现固态。在,如获得超流性,被称作HeII,来与普通的液氦(HeI)区别开。中文名液氦外文名liquidhelium性状无色、无味的液体4He熔点25atm4He沸点1atm3He熔点29atm3He沸点1atm4He密度*cm-3于1atm下,沸点目录1物理性质▪概述▪超流体▪热传导性▪热效应▪第二声波▪同位素2化学性质3用途▪气球和飞艇▪人造空气▪保护气▪低温超导技术4资源分布5氦液化器6研究历史液氦物理性质编辑液氦概述氦在通常情况下为无色、无味的气体;熔点-27液氦℃(25个大气压),沸点℃;密度,临界温度℃,临界压力;水中溶解度³/千克水。氦是不能在标准大气压下固化的物质。液态氦在温度下降至(HeⅡ),性质发生突变,成为一种超流体,能沿容器壁向上流动,热传导性为铜的800倍;其比热容、表面张力、压缩性都是反常的。液氦在一个大气压下密度为g/mL。氦有两种天然同位素:氦3、氦4。在2.173K,氦将或多少从正常液体转变成一种具有独特性质的流体。济宁质量氦气企业
然后利用活性炭进行吸附提纯,得到纯氦。合成氨法:在合成氨中,从尾气经分离提纯可得氦。空气分馏法:从液态空气中用分馏法从氖氦混合气中提出。铀矿石法:将含氦的铀矿石经过焙烧,分离出气体,再经过化学方法,除去水蒸气、氢气和二氧化碳等杂质提纯出氦。[5]氦作用用途编辑氦氖激光仪由于氦很轻,而且不易燃,因此它可用于填充飞艇、气球、温度计、电子管、潜水服等。也可用于原子反应堆和加速器、激光器、火箭、冶炼和焊接时的保护气体,还可用来填充灯泡和霓虹灯管,也用来制造泡沫塑料。用途由于氦在血液中的溶解度很低,因此可以加到氧气中防止减压病,作为潜水员的呼吸用气体,或用于气喘和窒息。液体氦的温度(℃)接近零度(-273℃),因此它在超导研究中用作超流体,制造超导材料。液态氦还常用做冷却剂和制冷剂。在医学中,用于氩氦刀以。它还可以用作人造大气层和镭射媒体的组成部分。[5]氦危险性编辑氦引起窒息如果大量吸入氦气,会造成体内氧气被氦取代,因而发生缺氧(呼吸反射是受体内过量二氧化碳驱动,而对缺氧并不敏感),严重的甚至会死亡。另外,如果是由高压气瓶中直接吸入氦气,那么其高流速就会严重地破坏肺部组织。济宁质量氦气企业氦不能靠将饱和液体冷却到 零度而固化。
熵不等于零,有粘滞性。两种流体的密度之和等于HeⅡ的总密度,温度降至λ点时,正常流体开始部分地转变为超流体,温度愈低,超流体的密度愈大,而正常流体的密度则愈小,在零度时,所有原子都处于凝聚状态,全部流体均为超流体。利用这个二流体模型可解释关于液氦的许多力学和热学性质。液氦热传导性HeⅠ具有普通流体的导热率,因而当减小压强时,液氦出现激烈的沸腾现象。HeⅡ的导热率要比HeⅠ高出106倍,比铜高出104倍。当温度越过λ点,HeⅠ转变为HeⅡ时,液氦从很坏的热导体突然变为到目前为止比较好的热导体。由于HeⅡ的导热率异乎寻常地高,其内部不可能出现温差,因而内部不可能汽化,即不能沸腾。当利用抽气方法减低蒸气压时,开始阶段出现激烈的沸腾,温度降低至λ点以下时,HeⅠ转变为HeⅡ,沸腾突然停止,液面平静如镜,汽化只发生在液面。正常流体的导热率与温度梯度无关,纯粹是反映物质性质的量,但HeⅡ的导热率却与温度梯度甚至容器的几何形状有关。液氦热效应热效应包括机-热和热-机两种效应。盛有液氦的两个容器用极细的毛细管C连通,注入液氦,温度低于λ点,右侧液面高于左侧,形成压强差Δp.液氦中低熵超流成分能从右侧通过毛细管转移到左侧。
它们均是由超重氢(氚)的β衰变所产生。氦-2:它的原子核只有2个质子,只是假想粒子,但如果强核力增强2%,它就有可能存在。氦-5,是氦的同位素之一,元素符号为He。它的原子核由二颗质子和三颗中子所组成。并带有放射性,会放出中子,其半衰期为MeV。氦-6:原子核包含2个质子和4个中子,非常不稳定。氦-7:原子核包含2个质子和5个中子,会衰变成氦-6,非常不稳定。氦-8:原子核包含2个质子和6个中子,非常不稳定。氦-9:原子核包含2个质子和7个中子,非常不稳定。氦-10:原子核包含2个质子和8个中子,非常不稳定。符号Z(p)N(n)同位素质量(u)半衰期原子核自旋相对丰度相对丰度的变化量2He20#非常不稳定(假想粒子)#0+#(推测)0未知3He213.(26)稳定1/2+(3)×4He22,603,254,15(6)稳定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+备注:画上#号的数据**没有经过实验的证明,只是理论推测而已,而用括号括起来的**数据不确定性。氦制取方法编辑天然气分离法:工业上,主要以含有氦的天然气为原料,反复进行液化分馏。通过对提氦技术的分析介绍,低温冷凝法较为成熟,但能耗、成本较高。
自然界中存在的氦基本上全是氦4。普通液氦是一种很易流动的无色液体,其表面张力极小,折射率和气体差不多,因而不易看到它。液态4He包括性质不同的两个相,分别称为HeⅠ和HeⅡ,在两个相之间的转变温度处,液氦的密度、电容率和比热容均呈现反常的增大。两个液相HeⅠ和HeⅡ间的转变温度称为λ点,饱和蒸气压下的λ点为,压强增加时,λ点移向较低的温度,两个液相的相变曲线为一直线,称为λ线。液氦超流体液氦具有一系列引人注目的特点,主要表现在以下几方面。超流动性普通液体的粘滞度随温度的下降而增高,与此不同,HeⅠ的粘滞度在温度下降到,几乎与温度无关,其数值约为3×10-6帕秒,比普通液体的粘滞度小得多。在,HeⅠ的粘滞度随温度的降低而迅速下降。HeⅡ的粘滞度在λ点以下的温度时立刻降至非常小的值(<10-12帕秒),这种几乎没有粘滞性的特性称为超流动性。用粗细不同的毛细管做实验时,发现流管愈细,超流动性就愈明显,在直径小于10-5厘米的流管中,流速与压强差和流管长度几乎无关,而*取决于温度,流动时不损耗动能。氦膜任何与HeⅡ接触的器壁上覆盖一层液膜,液膜中只包含无粘滞性的超流体成分,称为氦膜。对于一般液体来说,随着温度降低,密度会逐渐增加。济宁质量氦气企业
液态氦在温度下降至2.18K时,性质发生突变,成为一种超流体。济宁质量氦气企业
将氘固定在KHF₂的固体晶格中。俘集在晶格中的TF₂⁻发生核反应后,便会生成HeF₂。TF₂⁻→HeF₂+β⁻氘在衰变过程中的反冲能量,不致使新生成的二氟化氦断链。氘衰变的半衰期为,估计¹⁰Ci的氚,经4~5个月,*能生成10μmol的HeF₂.2.热中子辐照法用热中子辐照LiF来产生核反应₃⁶Li+₀¹n→₂⁴He+₁³TLi(n,α)反应后,生成的氦核同母体晶格中的F-相结合而生成HeF₂.3.直接用α粒子轰击固态氟来制备HeF₂由此看来,这三种方法中,以种方法制成HeF₂的可能性比较大,但至今还没有见到已制成的报告。Malm等认为HeF₂和HF₂⁻的电子排布虽然相似,但HF₂⁻是H⁻同两个F原子相作用而生成化合物,H⁻的电离势*为,而氦的电离势高达25eV,因此对HeF₂是否存在是值得怀疑的。[5]氦离子化合物氦合氢离子,化学式为HeH⁺,是一个带正电的离子。它发现于1925年,通过质子和氦原子在气相中反应制得。它是已知**强的酸,质子亲和能为kJ/mol。这种离子也被称为氦氢分子离子。有人认为,这种物质可以存在于自然星际物质中。这是**简单的异核离子,可以与同核的氢分子离子H₂相比较。与H₂不同的是,它有一个长久的键偶极矩,使它更容易表现出光谱特征。HeH⁺不能在凝聚相中制备。济宁质量氦气企业
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