Тематическая статья. Гелий горит или нет
Опасен ли гелий? Почему воздушные шарики наполняют гелием?
11.08.2017 07:40 - Интернет-магазин воздушных шаров 1674
Довольно часто можно услышать мнение о том, что газ является опасным веществом. Это не верное утверждение. Почему же оно так часто "бытует"?
Дело в том, что у слова "газ", как и у многих других слов в русском языке, существует несколько значений (дефиниций). В своём "главном" значении газ - это состояние вещества (любое вещество может быть твёрдым, жидким и газообразным). А в одном из дополнительных значений, под понятием газ - подразумевается бытовой горючий газ, используемый в горелках газовых плит (как правило, это метан, пропан или бутан).
Какой газ используется для накачки воздушных шариков? Если шарик "летает" - то можно быть уверенным, что он надут не тем газом, который подаётся к газовым плитам. Поддерживать шарик в воздухе способен только очень лёгкий газ, который гораздо легче воздуха. Пропан и бутан тяжелее воздуха, и шарик лежал бы на полу. Метан немного легче воздуха, но всё же его подъёмной силы не хватило бы, чтобы поднять в небо "обычный", небольшой воздушный шарик: только огромный шар, наполненный метаном мог бы подняться над землёй - и то крайне "вяло": он имел бы очень малую подъёмную силу.
Какой же газ способен запросто поднять в воздух любой латексный или фольгированный шарик? Таких газов только два: это водород и гелий. Эти оба газа являются элементарными веществами и значатся в периодической системе Д. И. Менделеева под номерами 1 и 2. По степени распространённости во Вселенной - аналогично: водород занимает первое место, а гелий - второе. По "лёгкости" - эти газы так же занимают первое и второе места (водород самый лёгкий, а гелий - лишь чуть- чуть тяжелее) и намного превосходят все другие газы. По размеру атомов - они тоже лидеры, хотя тут немного наоборот: самый маленький атом у гелия, а водород занимает второе место.
Но на этом сходство между этими газами похоже, исчерпано. Водород - очень активный элемент, чрезвычайно горючий и взрывоопасный: даже более опасный, чем бытовой пропан. А гелий - абсолютно инертный газ, который не вступает в реакцию ни с одним известным веществом, следовательно он не может гореть или поддерживать горение, а так же не может вызвать отравление. По Российским и Европейским стандартам, а так же в соответствии с правилами пожарной безопасности для накачки воздушных шаров используется исключительно гелий, либо обычный воздух. (см. Наполнение шаров гелием)
Безопасно ли вдыхать гелий из воздушного шарика? Вполне безопасно, если конечно речь идёт о самом гелии, а не бактериях или иных побочных факторах, которые могут при этом присутствовать. Гелий, в химическом смысле ещё более "нейтральный", чем азот, из которого по большей части состоит земная атмосфера. Гелий, как компонент дыхательной смеси используют аквалангисты при работе на большой глубине, поскольку он практически не растворяется в крови человека.
Опасен ли баллон с гелием? Если это баллон высокого давления, порядка 150 атмосфер или более - то он, несомненно представляет опасность в случае разрушения. Однако, разрушить металлический баллон дело совсем не простое. Запас прочности капсулы заводских баллонов довольно велик. Перед использованием, баллоны тестируют при давлении, в три раза превышающем рабочее давление; после чего на баллоне ставят заводское клеймо в виде четырёх цифр, которые означают месяц и год следующей аттестации. Если Вы увидите баллон коричневого цвета, на котором написано белой краской "гелий", либо "He"(helium), а на верхней части выбит месяц и год аттестации - более поздний, нежели текущий - можете быть спокойны (даже, если дата аттестации "слегка" просрочена). Баллоны с гелием, производства Оренбургского завода (это единственный завод гелия в России) сертифицированы для использования в местах массового скопления людей. Но если заметите, что кто-то пытается распилить газовый баллон "болгаркой" или просверлить его, или бьёт по нему зубилом - то следует забить тревогу, не зависимо от того - баллон с гелием или с чем-то другим, пустой он или не пустой...
Может ли гелий вызвать удушье, если один или несколько шариков лопнут в тесном помещении? Тут следует оценить порядок величин. Один средний шарик имеет объём примерно 7 литров. В маленькой комнате, например два на три метра и высотой потолка 2,5 метра - объём 15 куб. метров - то есть 15 000 литров. Если в этой комнате "полопать" целых 50 шариков с гелием, то его объём составит около 350 литров. Это чуть более 2% от объёма воздуха. Величина крайне незначительная, при том, что гелий не ядовит и не вызывает аллергических реакций. Кроме того, весь гелий моментально поднимется вверх, и довольно быстро просочится сквозь потолок, поскольку проникающая способность атомов гелия очень высока. Мало того: даже если открыть баллон в помещении и выпустить весь гелий в комнату - это не причинит какого-либо вреда людям или животным. Но если Вы решите подышать гелием из шарика ради забавы (гелий меняет голос, заставляя голосовые связки вибрировать с большей частотой) - сильно увлекаться не стоит: если долго вдыхать один только гелий и не дышать обычным воздухом - может закружиться голова, несмотря на то, что гелий не ядовит. Ведь организмы земных живых существ устроены так, что им необходим кислород!
Можно ли курить или использовать открытый огонь рядом с газобаллонным оборудованием или вблизи накачанных воздушных шариков, особенно если какой-то из них явно пропускает гелий? Техника безопасности на складах с жидким или газообразным гелием, азотом и углекислотой - не запрещает курение, поскольку эти газы не воспламеняются и не поддерживают горение других веществ. Однако, если горящая сигарета заденет воздушный шарик - он скорей всего лопнет: то же самое произойдёт, если шарик коснётся горячей лампочки. Но это просто лопнет резина, из которой состоит оболочка шарика. Никакого взрыва и пламени не будет.
Безопасен ли воздушный шарик, накачанный гелием для маленького ребёнка? По Европейским стандартам, уже давно, любые игрушки не рекомендуются детям младше 3 лет - за исключением тех, которые поставляются в стерильных упаковках. И дело тут вовсе не в том, что какой-то материал или вещество способно оказать вредное воздействие на детский организм - а в том, что маленький ребёнок с большой вероятностью попытается засунуть это в рот, предварительно поваляв в земле или иных "не стерильных" местах. Натуральный латекс, из которого изготовлена оболочка шарика, так же, как и технический гелий (более 98%) или гелиево-воздушная смесь (60/40) - не представляют опасности для здоровья. Следует только учесть, что латексный шарик может лопнуть, если малыш будет играть с ним не очень осторожно, а громкий звук хлопка способен напугать ребёнка. По этому, самым маленьким рекомендуют дарить не резиновый шарик - а фольгированную фигуру, которые, как правило более красочны и не "хлопают", если ребёнок случайно её прокусит.
см. Ремонт газовых баллонов
см. Доставка шаров
см. Оформление праздников шарами
www.spravka333333.ru
Газ гелий не горит и не взрывается
| Открытая группа | |
| 4467 участников | |
Последние откомментированные темы:
20180823181620Реклама
Лучшие темы смотрите на www.balloons-club.ru пишет:
Уж не знаю чем были наполнены 4 мая 2012 г взорвавшиеся "газовые" шары в Ереване (хотя - догадываюсь), но уж точно - не гелием.
Сами смотрите:
| Это интересно | Как всё будет выглядеть в блоге: Скопируйте код для блога: | |||
{T.content}
'; TmplReply = TmplReply + ''; TmplReply = TmplReply + ''; var CommentApiErrorHash = { 'error/api/request/field/comment_body/required':'Нет текста комментария', 'error/api/request/field/topic_id/required':'Не заполнено поле топик', 'error/db/internal':'Внутренняя ошибка', 'error/group/group/banned':'Группа заблокирована', 'error/group/noright':'Нет прав для написания комментариев', 'error/group/topic/banned':'Тема заблокирована', 'error/group/topic/notexists':'Тема не существует', 'error/member/locked':'Пользователь заблокирован', 'error/member/notexists':'Пользователь не существует', 'error/group/comment/wrongparent':'Ответ на несуществующий комментарий', 'error/group/comment/notexists':'Ответ на несуществующий комментарий', 'error/group/topic/onmoderation':'Тема на модерации', 'error/undefined':'Неизвестный код ошибки', }; Для того чтобы писать комментарии, необходимо вступить в группу Администратор (www.balloons-club.ru) 07.05.2012ну это и ежу понятно))))))
Ежу может и понятно, а российским чиновникам, которые на 9 мая запрещают выездную торговлю шарами с гелием - не поятно. И полиция наша, кторые баллоны с гелием в машинах ищет и саперов вызывает... - тоже не понятно.
И аргумент один - а вот в Ереване гелиевые шары взворвались, много народу пострадало.
нам подписали выездную с шарами как раз в тот день когда это все и произошло в ереване. но меня терзают смутные сомненья, как бы там гонять не начали... и кто такое мог придумать что взорвался гелий перед праздниками...
Лучшие темы смотрите на www.balloons-club.ru 07.05.2012Прячьте баллон
как его спрячешь??? не иголка все таки. да мы и не одни там нас с шарами на стадионе 4 человека
Лучшие темы смотрите на www.balloons-club.ru 07.05.2012ну есть же способы, я могу и слона от милиции спрятать :))) И Вы сможете...
Лучшие темы смотрите на www.balloons-club.ru 07.05.2012Спасибо Сергей.. Все таки как говорится.. доверяй, но проверяй:))
Лучшие темы смотрите на www.balloons-club.ru 07.05.2012Что мне проверять, я про гелий почти все знаю. Это мой ответ бдительным чиновникам. "Рано или поздно не будет дураков, но все таки хочется, если бы по раньше".
а я вот почему-то опасаюсь этих баллонов:)) значит совершенно напрасно?
Лучшие темы смотрите на www.balloons-club.ru 07.05.2012Опасаться надо дураков (ну и стоматологов!). А если с баллонами правильно обращаться, то они не опаснее бочки с водой.
Лучшие темы смотрите на www.balloons-club.ru 07.05.2012значит, при не правильном обращении возможны неприятности? а того, что написано про баллоны, в энциклопедии, достаточно для правильного обращения?
Лучшие темы смотрите на www.balloons-club.ru 07.05.2012конечно достаточно, нодо прочитать, понять и пользоваться :)))
Лучшие темы смотрите на www.balloons-club.ru 07.05.2012уже прочитала, почти всё поняла, дело за малым:)) спасибо.
Обидно то , что наше центральное телевидение такую ахинею говорит, ведь еще в школе нас учили что гелий это инертный газ.
Да это чистой воды запланированный теракт((((
Лучшие темы смотрите на www.balloons-club.ru 07.05.2012Водород в Ереванских шарах был, быть может даже в смеси с кислородом. Шары с такой смесью тоже будут летать, до первой искры.
Эх.. дожили, теперь терракты с шарами делают..
Сегодня утром привезла очередной балон с гелием..., а тут проверка (МЧС)Т- типа " кошмар(!!!!!!) в Ереване терракт... ату,ату ...и иже с ними" ,
потом (они же, проверяющие!) заказали 350 шаров с гелием на торжественное мероприятие посвященное празднику Победы...на мой вопрос про Ереван, они мило ответили, там был взрывоопасный водород, а тут БЕЗОПАСНЫЙ гелий и наличие вечного огня проблемой НЕ ЯВЛЯЕТСЯ... Смеялись долго)))
ГОСПОДИ! какая же у нас отвратительная страна неучей! которые верят только сплетням!!! мне жаль!!!!
и ведь многие люди теперь будут бояться гелиевых шариков!
Администратор (www.balloons-club.ru) 08.05.2012про то и разговор.....((
В шарах можеть быть только водород, а в смеси с кислородом получается " гремучая смесь" все взорвется сразу же (мы такой опыт в 4 курсе химфака делали). Я так думаю, что надули шары гелием, а кислород попал в шары через микропоры шаров из воздуха
Воздух не может внутрь шара попасть через поры в шаре, только наоборот. а молекулы кислорода достаточно крупные и через микропоры не пролезут ни из шара, ни тем более в него. Шары надутые воздухом держатся несдуваясь по несколько месяцев, пока резина как салфетка не станет.
Давление внутри шара больше, чем снаружи, так что кислород никак не могу попасть через поры. Шары сразу "гермучкой" надували.
Где то на страницах нашей паутины прочитала.что в арм.Вообще нет гелия и поэтому надувают водородом.Вот и результат
скорее причина в том, что водород значительно дешевле гелия, вот некоторые и экономят на чужом здоровье. А "бабах" получается классный, я когда то пробовал: в бутылку с соляной кислотой накидал цинка, на горлышко надел шарик, несколько минут и шарик наполнен водородом,затем просто кинул его на горящую свечку (естественновсё происходило на улице) эффект, - ну в общем нужно самому видеть. А на счёт глупости властей - так умные туда не идут к сожалению.
subscribe.ru
Горение - гелий - Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 1
Горение - гелий
Cтраница 1
Горение гелия в вырожденном веществе звезды ( см. Вырожденный газ) из-за слабой зависимости давления р от темп-ры Т сначала не приводит к перестройке се структуры. [1]
Выделение энергии на грамм при горении гелия примерно на порядок меньше, чем при горении водорода, а светимость таких звезд значительно выше. Вследствие этого время жизни и число их в Галактике значительно меньше, чем звезд главной последовательности. Тем не менее благодаря большой светимости таких звезд, которые являются гигантами и сверхгигантами, свойства их хорошо изучены. Это может происходить на поздних стадиях эволюции, а также в веществе, аккрецирующем на белые карлики и нейтронные звезды. [2]
Наиболее важной для физики звезд реакцией горения гелия является 3 а реакция образования 2 С. [3]
После выгорания водорода в ядре начинается горение водорода в окружающем ядро слое, а затем последовательное горение гелия, углерода и других эле ментов. На этих стадиях происходит увеличение размеров и светимости звезды, в результате чего она перемещается по диаграмме Герцшпрунга - Рессела вправо и вверх. В области красных гигантов находятся звезды со слоевым источником энергии. На горизонтальную ветвь попадают звезды умеренных масс ( около Afo), в ядре которых горит гелий. На поздних стадиях эволюции звезды интенсивно теряют массу. После истощения всех источников термоядерной энергии звездный остаток в зависимости от его массы превращается в белый карлик, нейтронную звезду или черную дыру. [5]
Скорость реакции 12С ( а, 7) 16О сравнима со скоростью За-реакции так, что при горении гелия образуется 2 С и 6 О. Их относительное производство зависит от условий, при которых идет реакция, и меняется с массой звезды. При увеличении массы производство 16О растет и может стать больше 12С ( см. гл. [6]
Более детальное выражение для скорости этой реакции дано в [361 ] Реакции (16.1) - (16.3) протекают при температурах Т 3 108 К, которые достигаются при горении гелия в ядрах массивных звезд ( см. гл. Время бета-полураспада ядер, образующихся из стабильных после захвата нейтрона меняется от J 4 с до 7 1 06 лет для 1 6 In и 7 Pd соответственно. [7]
В [570] отмечается, что для протон-протонного цикла горения водорода из (14.6) с v 4 [229] условие (47.11) не выполняется, но при v 4 в случае горения гелия (14.39), см. [229], сравнительно небольшие перепады температуры могут привести к неустойчивости. Для окончательного ответа на вопрос о тепловой неустойчивости слоевого источника необходимо учесть совместно возмущения температуры и плотности, связанные с гидростатической подстройкой всей звезды к возмущению температуры в слое. [9]
В остальных частях эти треки неразличимы. При условии возникновения конвекции по критерию Шварцшильда горение гелия происходит в области голубых сверхгигантов, а петли отсутствуют. На рис. 60.61 приведены распределения концентраций элементов и параметров звезды перед коллапсом для 15 Мв, а на рис. 62 63 даны те же величины для М 25 Me. В центре видно действие эндотермической реакции отщепления от элементов железного пика нейтронов и альфа-частиц. [11]
На спокойной стадии эволюции основную роль в светимости играет горение водорода в силу его большей калорийности. Во время вспышек выделение энергии за счет горения гелия может превысить водородное более чем на пять порядков. [12]
Модель взрывного горения гелия работает, по-видимому, лучше [58,83], несмотря на то что многие ее аспекты остаются до конца невыясненными. Расходящаяся ударная волна приблизительно за 0 5 с создает в оболочке горения гелия очень высокую плотность нейтронов, что делает возможным протекание r - процесса. [13]
Имеет место в вырожденных гелиевых ядрах образующихся у звезд с начальной массой М 2 25М & ( см. § 33) после выгорания водорода в центре. Результатом гелиевой вспышки является снятие вырождения в ядре и переход в состояние спокойного горения гелия ( см. рис. 89) Во время гелиевой вспышки всегда т т /, и статическое равновесие почти не нарушается. [14]
| Конвективные области ( заштрихованы во время 15 - й и 16 - й вспышек на стадии АВГ в модели с М 7 Af и начальным химическим составом н 0 7, не 0 28, х % 0 02. Конвективный слой в области гелиевого слоевого источника имеет максимальную массу AA / csh 1 98 - 10 3 Ме, его внешняя граница не достигает внутренней границы конвективной оболочки, но конвективная обололочка проникает в область, занимаемую ранее конвективным слоем на глубину Ad 3 9 - 10 4 М, вызывая обогащение поверхности тяжелыми элементами ( dredge-up, ДЛ / се 1 13 - Ю 3 А / в - массовый слой, пройденный водородным слоевым источником между вспышками, штриховая линия указывает границу ядра, в котором отсутствует водород перед началом dredge-up из. [15] |
Страницы: 1 2 3
www.ngpedia.ru
6. ГОРЕНИЕ ГЕЛИЯ. КРАСНЫЕ ГИГАНТЫКогда температура в центральной части звезды, содержащей гелий, достигает 108 K, включается новая ядерная реакция - горение гелия. В это время плотность центрального ядра составляет (104 - 105) г/см3. Особенность реакций горения гелия заключается в том, что основная реакция 4He + 4He → 8Be + γ . приводит к образованию неустойчивого ядра 8Be, время жизни которого ~ 10-16с. Другие же реакции с участием двух ядер гелия происходят с поглощением энергии. Однако из-за высокой плотности ядер 4He оказывается, что прежде чем ядро 8Be снова распадется на две α-частицы, оно успевает провзаимодействовать с еще одним ядром 4He (так называемый “тройной” α-процесс) с образованием изотопа 12C в возбужденном состоянии:
На скорость реакции 8Be + 4He существенное влияние оказывает то, что энергия Q реакции 8Be(4He, γ )12C, равная 7.37 МэВ, располагается вблизи второго возбужденного состояния ядра 12C с энергией 7.65 МэВ (Jp = 0+) (рис.21). То есть реакция имеет резонансный характер, что существенно увеличивает её скорость. Наличие возбужденного состояния вблизи энергии 7.4 МэВ впервые было предсказано астрофизиками для объяснения необходимой скорости образования ядер 12C. В дальнейшем при более тщательном исследовании спектра возбужденных состояний ядра 12C такое состояние действительно было обнаружено.
Тройной α-процесс эффективно происходит при температурах ~ 100 - 200 млн K. Поэтому процесс горения гелия начнется лишь тогда, когда в результате гравитационного сжатия в центре звезды будут достигнуты такие температуры. По мере накопления ядер 12C они начинают вступать во взаимодействие с 4He с образованием ядер 16O:
Из таблицы 17 (ЗАКЛЮЧЕНИЕ) видно, что так называемые N·α - ядра 12C, 16O, 20Ne, 24Mg, 28Si и 32S более распространены по сравнению с соседними. Они образуются при последовательном подхвате α-частиц (рис. 22):
Как далеко будет заходить этот процесс, зависит от величины сечений (α, γ) реакций при тепловых энергиях. Наличие возбужденных состояний в спектрах образующихся ядер в околопороговой области сильно влияет на скорость образования элементов. В частности, на скорость образования ядер 16O в реакции (25) будет оказывать влияние уровень при энергии 7.12 МэВ в ядре 16O, расположенный вблизи порога α-распада этого ядра (рис. 21). Однако непосредственное изучение реакции (25) с образованием уровня 7.12 МэВ в ядре 16O невозможно, так как система 12С + α даже при нулевой энергии сталкивающихся частиц обладает большей энергией (7.16 МэВ). Для того, чтобы оценить скорость протекания реакции (25) была изучена другая реакция: 12C + 6Li → 16O + d. Механизм протекания этой реакции описывается как передача α-частицы от ядра 6Li ядру 12C с образованием возбужденного состояния с E = 7.12 МэВ ядра 16O. Величина α-частичной ширины этого состояния оказалась достаточной для объяснения требуемой скорости протекания реакции. Скорость реакции 16O + α → 20Ne + γ мала. Из рис. 21 видно, что в ядре 20Ne вблизи порога реакции расположен уровень E = 4.97 МэВ (Jp = 2-). Однако структура волновой функции этого состояния слабо перекрывается с волновой функцией, описывающей систему 16O + α . Скорость реакции 16O + α → 20Ne + γ существенно увеличивается при температурах выше (7 - 8)·108 K, так как при этих температурах начинают сказываться возбужденные состояния ядра 20Ne, имеющие подходящую структуру. Поэтому продолжение цепочки образования N· - ядер в область N > 5 возможно лишь в массивных звездах с высокой температурой в центре. Следует учесть также то обстоятельство, что Q реакции 20Ne(,γ)24Mg оказывается расположенной в области энергий возбуждения ядра 24Mg, характеризующейся большим количеством резонансов. Поэтому ядра 20Ne будут быстро сгорать в реакции 20Ne + α → 24Mg + γ . Для решения вопроса о том, какая доля ядер 20Ne образуется в реакции горения 16O, необходим более тщательный анализ экспериментальных данных и экстраполяция их в область энергий взаимодействующих частиц ~ сотни кэВ. Таким образом, реакции горения гелия приводят к образованию в центре звезды плотного ядра, состоящего преимущественно из углерода и кислорода. После водорода и гелия углерод и кислород являются наиболее распространенными элементами в звездах главной последовательности, составляя соответственно 0.39% и 0.85%. Поэтому анализ отношения числа ядер 12C и 16O, получающегося при горении гелия, является важной задачей. Очевидно, что это отношение сильно зависит от скорости реакций (24) и (25). Если реакция (25) протекает быстрее, чем реакция (24), то в результате горения гелия образуется сравнительно мало углерода. Если скорость реакции (24) выше скорости реакции (25), то 16O образуется в существенно меньшем количестве. Сечение реакции 3α → 12C было измерено во многих лабораториях и в настоящее время имеются согласованные данные о сечении этой реакции. По сечению реакции 12C + α → 16O + γ экспериментальные данные менее надежны, что затрудняет их экстраполяцию в область низких энергий (E0 ~ 0.3 МэВ, T = 2 ·108 K), при которых эта реакция протекает в звездах. В связи с этим имеется неоднозначность не только в описании распространенности изотопов 12C и 16O, но и в последующей эволюции элементного состава в звездах. В звезде, образующейся после сгорания гелия, 2 - 3% составляют изотопы 18O и 22Ne - продукты захвата 4He изотопами 14N и 18O:
Сгорание 4He с изотопом 18O дает начало последовательности ядерных реакций с образованием нейтронов в конечном состоянии:
Таким образом, уже на этой стадии эволюции звезды необходимо учитывать ядерные реакции, происходящие под действием нейтронов. По мере истощения запасов водорода в центре звезды и образования в центре гелиевого ядра процесс горения водорода постепенно перемещается к периферии звезды. При этом плотность гелиевого ядра продолжает увеличиваться за счет гравитационного сжатия и температура его резко возрастает. Увеличение темпа излучения приводит к увеличению размеров внешней оболочки в десятки и сотни раз, что влечет за собой падение температуры внешних слоев звезды. В итоге звезда сходит с главной последовательности на диаграмме Герцшпрунга - Рассела и перемещается в область красных гигантов. Горение гелия происходит гораздо быстрее, чем водорода, поэтому красные гиганты на диаграмме Герцшпрунга - Рассела встречаются сравнительно редко. По современным представлениям Солнце должно превратиться в красный гигант через 5·109 лет. Размеры Солнца в стадии красного гиганта увеличатся настолько, что под его внешней поверхностью окажутся такие планеты Солнечной системы как Меркурий и Венера. На рис. 23 показано, как меняется температура поверхности и светимость звезды с M = 5M на этапах горения водорода в центральной части, образования красного гиганта и горения гелия в центральной части. На графике нанесены интервалы времени, необходимые для перемещения от одной точки диаграммы к другой. На рис. 24 показано внутреннее строение звезды с M = 5M в зависимости от возраста. Заштрихованные участки соответствуют ядерным реакциям горения водорода (обозначение H → He) и гелия (обозначение He → C). Конвективные зоны обозначены точками. Цифры на рис. 24 соответствуют цифрам на рис. 23. По вертикальной оси отложена доля массы звезды, вовлеченная в соответствующий процесс. В точке 1 начинается горение водорода с образованием гелия. Ядерная реакция охватывает примерно 7% общей массы звезды.
Конвективная оболочка содержит около 20% массы звезды. В точке 4 заканчивается горение водорода в центре и ядерная реакция перемещается во внешний слой. В точке 7 начинается горение гелия в центре звезды. Наряду с этим существует тонкий внешний слой, в котором продолжаются реакции горения водорода. В точке 11 истощаются запасы гелия в центре звезды. Процесс горения гелия постепенно перемещается во внешние слои. Концентрация гелия в центре звезды падает до нуля. В центре звезды оформилось углеродное ядро. Начиная с точки 12, происходит все большее перемещение реакций горения гелия за внешние слои. При этом формируется широкая внешняя конвективная зона.
|
nuclphys.sinp.msu.ru
Горение гелия - Справочник химика 21
Модель взрывного горения гелия работает, по-видимому, лучше [58, 83 несмотря на то что многие её аспекты остаются до конца невыясненными. Расходящаяся ударная волна приблизительно за 0,5 с создаёт в оболочке горения гелия очень высокую плотность нейтронов, что делает возможным протекание г-процесса. Поставщиком нейтронов является в основном реакция Ые (а, п) Mg. В результате, наблюдаемые распространённости элементов могут быть хорошо воспроизведены с учётом начального распределения, [c.81]
Для образования более тяжелых элементов необходимо, чтобы происходило горение гелия. Оно начинается, когда выгорает водород, и ядро претерпевает дальнейшее сжатие. При этом плотность достигает примерно 10 г/см , а температура — 10 К. Горение гелия, аналогичное процессам горения водорода, приводит к образованию Ве при столкновении двух альфа-частиц. Хотя период полураспада Ве очень мал (2,6-10 с), этого как раз достаточно, чтобы обеспечить небольшие равновесные концентрации этого элемента. (Подсчитано, что при условиях, существующих на данной стадии звездной эволюции, на каждые 10 альфа-частиц приходится один атом Ве). Эта равновесная концентрация допускает взаимодействие частиц Ве и Не [c.42]
Следует заметить, что описанный выше процесс горения гелия не приводит к образованию ядер лития, бериллия или бора как стабильных конечных продуктов. С действием такого механизма горения гелия связана низкая космическая распространенность вышеназванных элементов. [c.42]
Точный состав газа к моменту выгорания гелия до сих пор неизвестен. Мы уверены, что основными нуклидами являются 1 0 и Ю, но несомненно также присутствие некоторого количества других нуклидов. Например, представляет собой продукт СМО-цикла, а его появление в процессе горения гелия, будет вызывать образование 0 и Ые по механизму захвата альфа-частицы. Поскольку мы не знаем вероятного количества [c.42]
Нуклид сохранившийся после горения гелия, может участвовать в реакциях, аналогичных реакциям для С, но при более высокой температуре, около 2-10 К, например [c.43]
S-Процесс начинается сразу же, как только появляются нейтроны, и, следовательно, на звездах второй или более поздних генераций он может начаться уже на стадии горения гелия. Возможности этого процесса ограничиваются стабильностью тех нуклидов, которые он производит. Следовательно, в ходе з-про- [c.46]
Обобщенное изложение теории нуклеосинтеза. Предполагаемые стадии нуклеосинтеза, которые качественно были рассмотрены выше, могут быть согласованы количественно, в частности, со спектром космической распространенности элементов (рис. 2.2). Эта задача выходит за рамки данной книги, но мы видели, что предсказанные пути ядерных реакций в звездах в общем объясняют существование пиков и провалов в спектре распространенности. Итак, элементы Не, С, N и О образуются в процессе горения водорода, включая двойной NO-цикл (см. кислородный пик на рис. 2.2). Горение гелия дает С, О, Ne и Mg, но не дает Li, Be или В. Происхождение этих трех элементов объясняется реакциями расщепления, при которых С, N и О в космическом газе являются мишенями. Горение углерода и кислорода ведет к образованию Ne, Na, Mg и Si, а затем иа стадии дальнейшего горения в равновесном процессе нуклеосинтеза образуются элементы группы железа пик на графике рис. 2.2 становится понятным с точки зрения энергетики внутриядерных связей. Элементы с атомными номерами вплоть до Bi (83) могут образоваться в процессах нейтронного захвата, скорости которых малы по сравнению со скоростями радиоактивного распада, в то время как при сравнительно высоких скоростях захвата будут образовываться элементы с Z> 83. [c.50]
Необходимые для протекания такого сорта реакций нейтроны образуются в процессах Ne (ск, п) и С(о ,п) 0 [70]. Более того, за счёт конвекционного перемешивания и выноса -элементов на поверхность звезды каждый новый цикл привносит дополнительный материал для горения в гелиевую оболочку. Такая картина подтверждается наблюдением технеция в ряде красных гигантов, что поддаётся объяснению лишь за счёт перемешивания с более глубокими слоями. Образование 8-элементов допустимо и в звёздах с малой массой, в которых возможно пульсируюш,ее горение гелия. В результате -процесса образуются изотопы с очень большим диапазоном периодов полураспада. [c.78]
Дальнейшее горение и фотодезинтеграция. В конце стадии горения гелия происходит гравитационное сжатие и подъем температуры звезды. Сжатие обусловлено тем, что с прекращением горения гелия лучистое давление из ядра наружу уменьшается. В наследство от последней стадии остаются наиболее распространенные нуклиды С и и при заметном подъеме температуры могут происходить следующие реакции [c.43]
chem21.info
Гелий применение в промышленности — Знаешь как
В цветной металлургии гелий может найти применение. Если продувать расплавленный металл струей газа, можно извлечь растворенные в металле газы и таким образом вывести некоторые шлаки. Применяемый для этой цели хлор был опасен для здоровья рабочих. Замена хлора азотом — газом, не опасным для человека, привела к тому, что при продувании его через алюминий возникали соединения азота с металлом — нитриды, впоследствии разрушающие отлитые из металла изделия. Самым безопасным и удобным оказался гелий. В современной технике применяют более дешевый газ — аргон.
Инертная среда, создаваемая гелием, нужна и при производстве полупроводниковых веществ, главным образом германия и кремния, при получении которых требуется особая чистота вещества, так как любое инородное включение, любая, даже микроскопически малая, примесь неизбежно ухудшают свойства полупроводниковых кристаллов.
Как взрывобезопасный газ, гелий нашел применение не только в воздухоплавании, но и в медицине: его добавляют в атмосферу операционных, благо он совершенно безвреден для дыхания. Гелий используется также как гаситель пламени в элеваторах и хранилищах огнеопасных веществ, например бензина.
Аномально высокая текучесть гелия (об этом мы будем говорить ниже) сделала его индикатором утечек в атомных реакторах, в системах высокого или низкого давления; другое физическое свойство гелия — высокая теплопроводность — перспективным материалом для атомной техники. Гелий представляется удобной средой для извлечения и отвода тепловой энергии; образующейся в атомном реакторе, он используется как циркулирующая охлаждающая среда. Такое же применение он нашел и в ракетной технике. На способность гелия оставаться в газообразном состоянии при таких температурах, когда другие вещества переходят в жидкое и твердое состояние, обратили внимание при разработке ракетных двигателей на жидком топливе. По мере расхода топлива гелий под высоким давлением заполняет образующийся вакуум и тем самым сохраняет жесткость конструкции.
В конце 30-х годов, когда были-открыты уникальные свойства жидкого гелия, одна из смелых и опережающих свое время идей, касающихся его практического применения, была высказана профессором Л. Г. Лойцянским.
Жидкий гелий предполагалось использовать для изучения аэродинамических свойств моделей самолетов. Дело в том, что при испытании крыльев и фюзеляжей аэропланов на обтекаемость приходилось применять аэродинамические трубы, где испытывались аэропланы в натуральную величину. Ври уменьшении размеров испытуемого объекта нужно было уменьшить и так называемую кинематическую вязкость жидкости, в которой проводились испытания. Но оказалось, что это невозможно; кинематическая вязкость почти всех текучих сред мало отличалась от воздуха. Исключение составлял жидкий гелий. Но, пожалуй, одно из главных применений гелия связано с возможностью получения самых низких температур, которыми располагает современная техника.
Статья на тему Гелий применение в промышленности
znaesh-kak.com
Гелий
В итоге получается смесь гелия, неона и водорода с концентрацией гелия около 70-90 %. Далее происходит очистка от водорода (4-5 %) с помощью оксида меди при температуре около 650—800К. Окончательная очистка производится путем охлаждения гелия кипящим под вакуумом азотом и адсорбцией примесей на активированном угле, который также охлаждается жидким азотом. Выпускается гелий технический с чистотой 99,80 % и гелий высокой чистоты (99,985 %).
В России газообразный гелий выделяют из природного и нефтяного газов. В настоящее время гелий добывается на гелиевом заводе ООО «ГазпромдобычаОренбург» в Оренбурге, где содержание гелия не превышает 0,055%. По этой причине гелий российский имеет высокую стоимость. Актуальной проблемой является освоение месторождений природного газа, расположенных в Восточной Сибири с более высоким содержанием гелия (до 0,15-1%).
Мировое лидерство по производству гелия удерживают США (140 млн.м3 в год), потом следует Алжир (16 млн.м3). Россия находится на третьем месте в мире с объемом производства 6 млн.м3 в год. Мировые запасы гелия оцениваются в 45,6 млрд м3. Самые крупные месторождения гелия находятся в США (около 45 % от мировых ресурсов), в России (32 %), Алжире (7 %), в Канаде (7 %) и Китае (4 %).
Транспортировка гелия
Для хранения и транспортировки гелия в газообразном состоянии применяются стальные баллоны по ГОСТ 949-73, выкрашенные в коричневый цвет. Сжиженный гелий может перевозиться в гелиевых танк-контейнерах или криогенных транспортных сосудах с использованием азотного экрана.
Свойства гелия
Газообразный гелий – бесцветный инертный газ, не имеющий вкуса и запаха. Жидкий гелий – бесцветная жидкость без запаха с плотностью 124,9 кг/м3 и температурой кипения при нормальном атмосферном давлении 760 мм рт.ст. 4,215°К (минус 268,9°С).
Гелий не взрывоопасен, не горюч и не токсичен, однако при высокой концентрации во вдыхаемом воздухе может вызвать удушье и состояние кислородной недостаточности. Жидкий гелий – жидкость с низкой температурой кипения, которая может вызвать термический ожог. Жидкий гелий не затвердевает при любой температуре, если, помимо температуры, на него не воздействует давление 25 или более атмосфер. Другого подобного вещества в природе нет. Среди газов это лучший проводник электроэнергии и один из лучших (после водорода) проводник тепла. Теплоемкость гелия очень велика, а вязкость, наоборот, чрезвычайно мала.
Применение гелия
- в металлургии для создания защитной инертной атмосферы для выплавки особо чистых металлов
- в пищевой промышленности - пищевая добавка E939, в качестве упаковочного газа и газа-вытеснителя (пропеллента)
- как хладагент для получения сверхнизких температур (прежде всего для перевода металлов в состояние сверхпроводимости)
- для наполнения дирижаблей, воздушных шаров, метеорологических зондов и воздушных шариков
- в дыхательных смесях для медицины и глубоководного погружения (замена азота)
- для наполнения газоразрядных трубок, используемых для освещения в рекламных целях
- в газовой хроматографии в качестве газа-носителя
- для поиска утечек в трубопроводных системах и котлах (Гелиевые течеискатели)
- как компонент рабочего газа в медицинских и технических газовых лазерах
www.mgpz.ru
