Жидкий гелий: уникальные свойства и области применения
Гелий, как и другие вещества, может находиться в трех состояниях: твердом, газообразном и жидком. Его природная сущность, более привычное амплуа – инертный газ. Однако действительно уникальные химические и физические свойства характерны для гелия посредством жидкости. Чем он есть, какими свойствами обладает и где применяется – дальше.
Что такое жидкий гелий и какими свойствами примечателен?
Жидким гелием называется подходящее агрегатное состояние одного из главных элементов инертной группы газов. В периодической системе химических элементов Менделеева вещество расположено под вторым номером, обозначается латинскими буквами He. Нет цвета, запаха и вкуса.
Гелий-газ – один из самых распространенных элементов во вселенной, глобально его объемы – вторые сразу после водорода. Однако на Земле распространение достаточно редко, основная часть получаемого материала – в природном газе, с концентрацией до 7 % по массе. Получение вещества в жидкой форме длительно сопровождалось сложностями, многочисленные попытки ученых не увенчались успехами. Лишь в 1908 г. удалось получить гелий-жидкость, благодаря технологии дросселирования. Не будем вдаваться в технические детали – эта тема требует высокой детализации и много времени. Сейчас же сосредоточим внимание на выдающихся свойствах материала, объясняющих немалый спрос на него в наше время.
Гелий – одна из самых легких и имеет одну из самых низких температур кипения, что позволяет поддерживать низкие и сверхнизкие температурные параметры. При нормальном давлении температура жидкости составляет менее –269 °С, а плотность – 0,13 г/см3. По внешнему виду это бесцветный прозрачный материал с крайне низкой способностью преломлять свет, поэтому увидеть его довольно сложно. А еще он сверхтекучий и холодный элемент. Сверхтекучесть и сверхтеплопроводность жидкого гелия – те характеристики, которые ставят вещество вне конкуренции в ряде сфер и процессов.
Жидкий гелий – квантовая жидкость, потому и свойства его определяются квантовыми эффектами. Именно это было причиной того, что долго не удавалось сделать его жидким. Специфические качества не позволяли ему утвердиться даже при достижении абсолютного нуля.
Также интересно то, что при актуализации определенной температуры, вещество испытывает так называемый фазовый переход. Одной из фаз и характерна вышеупомянутая сверхтекучесть, то есть способность протекать через узкие щели и капилляры, не реализуя трение (состояние, приобретаемое при потере вязкости).
Где используют жидкий гелий?
Гелий, доведенный до состояния жидкости, является высокоэффективным хладагентом, благодаря которому можно получить ультранизкий температурный показатель. С учетом сказанного чаще всего его используют:
- для получения и поддержания низких и сверхнизких температур (в основном в научных исследованиях и экспериментах);
- при охлаждении сверхпроводящих магнитов, популярных деталей современного высокотехнологичного научного, технического и медицинского оборудования. К примеру, актуально применение в важных для медицины аппаратах МРТ, в детекторах инфракрасного и высокочастотного излучения, SQUID-магнометрах, сканирующих туннельных микроскопах. Один из самых ярких примеров использования – ускоритель заряженных частиц Большой адронный коллайдер, в котором с целью охлаждения многих сверхпроводящих магнитов задействуются десятки тонн этого вещества;
- в криогенных электромашинах;
- в криостатах (рефрижераторах) растворение.
Жидкий гелий – действительно уникальный материал, поэтому и не удивляет специфичность применения. Купить гелий чаще всего нужно для медицинской и научной сферы. А сделать это можно быстро и легко на нашем сайте. Обращайтесь!
