紐瑞德氦氣
氦氣為無(wú)色無(wú)味,不可燃?xì)怏w,空氣中的含量約為百萬(wàn)分之5.2;瘜W(xué)性質(zhì)完全不活潑,通常狀態(tài)下不與其它元素或化合物結(jié)合。理論上可以從空氣中分離抽取,但因其含量過(guò)于稀薄,工業(yè)上從含氦量約為0.5%的天然氣中分離、精制得到氦氣。
氦,HELIUM,源自helios,意為"太陽(yáng)",1868年發(fā)現(xiàn)。幾乎世界上所有的氦氣都是由美國(guó)的天然氣井中提取的。它比空氣輕,廣泛地應(yīng)用于飛艇和氣球,以取代其有高度可燃性的氫氣。液態(tài)氦因其沸點(diǎn)特別低而成為低溫學(xué)領(lǐng)域的無(wú)價(jià)之寶。
化學(xué)式 He
分子量 4.003
氣體密度 0.1786kg/m3(0°C、1atm)
液態(tài)密度 0.1250kg/・(沸點(diǎn))
比重 0.14(空氣=1)
沸點(diǎn) 4.3K(1atm)
熔點(diǎn) 1.0K(26atm)
臨界溫度 5.3K
臨界壓力 0.228MPa
蒸發(fā)熱 5.50cal/g、20.4kJ/kg(沸點(diǎn))
液態(tài)與氣態(tài)的體積比 699(0℃、1atm、以液態(tài)體積為1・)
早在1868年,法國(guó)天文學(xué)家簡(jiǎn)森(Janssen P J C,1824-1907)在觀察日全蝕時(shí),就曾在太陽(yáng)光譜上觀察到一條黃線(xiàn)D,這和早已知道的鈉光譜的D1和D2兩條線(xiàn)不相同。同時(shí),英國(guó)天文學(xué)家洛克耶爾(Lockyer J N,1836-1920)也觀測(cè)到這條黃線(xiàn)D。當(dāng)時(shí)天文學(xué)家認(rèn)為這條線(xiàn)只有太陽(yáng)才有,并且還認(rèn)為是一種金屬元素。所以洛克耶爾把這個(gè)元素取名為Helium,這是由兩個(gè)字拼起來(lái)的,helio是希臘文太陽(yáng)神的意思,后綴-ium是指金屬元素而言。中譯名為氦。
1895年,萊姆賽和另一位英國(guó)化學(xué)家特拉弗斯(Travers M W,1872-1961)合作,在用硫酸處理瀝青鈾礦時(shí),產(chǎn)生一種不活潑的氣體,用光譜鑒定為氦,證實(shí)了氦元素也是一種稀有氣體,這種元素地球上也有,并且是非金屬元素。
利用其-268.9℃的低沸點(diǎn),液氦可以用于超低溫冷卻。在懸浮列車(chē)等領(lǐng)域中廣受關(guān)注的超導(dǎo)體應(yīng)用中,氦氣是不可或缺的。此外,由于化學(xué)性質(zhì)不活潑和輕于空氣等特征,氦氣常用于飛船或廣告氣球中的充入氣體,這一用途也是眾所周知的。在海洋開(kāi)發(fā)領(lǐng)域的呼吸用混合氣體中,以及醫(yī)療領(lǐng)域的核磁共振成像設(shè)備的超導(dǎo)電磁體冷卻的用途中,氦氣都得到廣泛的應(yīng)用:軍工、科研、石化、制冷、醫(yī)療、半導(dǎo)體、管道檢漏、超導(dǎo)實(shí)驗(yàn)、金屬制造、深海潛水、高精度焊接、光電子產(chǎn)品生產(chǎn)等。
氦氣冷凍機(jī),核磁共振,譜儀,光譜
在室溫和大氣壓力下,氦是無(wú)色、無(wú)嗅、無(wú)味的氣體。它在干空氣中的體積含量為5.24×10-6。
氦不能僅靠將飽和液體冷卻到絕對(duì)零度而固化。要使氦固化,必須施以相應(yīng)壓力。在2.173K,氦將或多少?gòu)恼R后w轉(zhuǎn)變成一種具有獨(dú)特性質(zhì)的流體。溫度高于2.173K的液體稱(chēng)為氦Ⅰ。低于此溫度的液體稱(chēng)為氦Ⅱ。氦Ⅱ?yàn)槌黧w。它的熵為零,熱導(dǎo)率極高,黏度幾乎為零。氦是單原子氣體,化學(xué)性質(zhì)不活潑。通常條件下不與其它元素和化合物反應(yīng)。
氦氣傳播速度
因?yàn)楹鈧鞑ヂ曇舻乃俣炔畈欢酁榭諝獾娜,所以吸入氦氣的人說(shuō)話(huà)的聲音會(huì)變高頻率。這個(gè)有趣的現(xiàn)像,使得吸入氦氣的人說(shuō)話(huà)尖聲細(xì)氣,男性頓時(shí)會(huì)變得娘娘腔,就好像舊時(shí)的卡通人物一樣。
需要注意的是,如果大量吸入氦氣,會(huì)造成體內(nèi)氧氣被氦取代,因而發(fā)生缺氧(呼吸反射是受體內(nèi)過(guò)量二氧化碳驅(qū)動(dòng),而對(duì)缺氧并不敏感),嚴(yán)重的甚至?xí)劳觥?另外,如果是由高壓氣瓶中直接吸入氦氣,那么其高流速就會(huì)嚴(yán)重地破壞肺部組織。 大量而高壓的氦和氧會(huì)造成高壓緊張癥狀 High pressure nervous syndrome (HPNS),不過(guò)少量的氮就能夠處理這個(gè)問(wèn)題。
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