Большая Энциклопедия Нефти и Газа. Температура кипения гелия
Гелий температура кипения - Справочник химика 21
Гелий-ВО многих отношениях наиболее важный из благородных газов. При нормальном давлении он кипит при 4,2 К, что является самой низкой температурой кипения среди всех известных веществ. Жидкий гелий обеспечивает проведение многих экспериментов в условиях сверхнизких температур. Поскольку в атмосфере гелий содержится в очень незначительных количествах и имеет такую низкую температуру кипения, получение этого газа из воздуха потребовало бы слишком больших затрат энергии. Гелий содержится в сравнительно высоких концентрациях во многих газовых месторождениях. Часть гелия отделяют от природного газа для использования в различных целях, но некоторое его количество остается в природном газе. К сожалению, большая часть гелия в конце концов улетучивается в атмосферу. [c.287]
Извлечение гелия из природных газов основано на двух его свойствах гелий имеет самую низкую температуру кипения (—269° С) среди других химических элементов и практически нерастворим в жидких углеводородах. Гелий выделяют из газов методами низкотемпературной конденсации и ректификации. Процесс охлаждения ведут так, чтобы все остальные компоненты природного газа, за исключением некоторой доли азота, перешли в жидкое состояние. Природный газ сжимают компрессором до давления 150 ат, очищают от двуокиси углерода и сероводорода, охлаждают и подают в сепаратор высокого давления. Выделившийся при этом нерастворимый в жидкой фазе газообразный гелий направляется в регенератор холода. Отдав свой холод сжатому газу, он отводится в емкость [c.172]
Впервые сверхпроводимость открыта в 1911 г. Камерлинг-Оннесом у ртути. Критическая температура перехода ее в сверхпроводящее состояние (Те) равна 4,2 К. Такой температуры можно добиться при использовании жидкого гелия, температура кипения которого также равна 4,2 К. Однако это очень низкая температура, ее достижение связано с большими энергетическими затратами. Широкое практическое использование явления сверхпроводимости при данной температуре низкотемпературной сверхпроводимости) нецелесообразно из-за больших экономических затрат на охлаждение систем и поддержание низких температур в процессе эксплуатации. [c.638]
На одноатомность инертных газов указывает отношение величины теплоемкости при постоянном давлении к величине теплоемкости при постоянном объеме ср/с . Это отношение у инертных газов равно / =1,666..., т. е. величине, даваемой кинетической теорией газов для одноатомных газов. При низких температурах инертные газы сжижаются, а при дальнейшем, довольно незначительном понижении температуры затвердевают. Однако низкие температуры кипения указывают на то, что и вторичные валентные силы , или вандерваальсовы силы, действуюш ие между свободными-атомам инертных газов, очень слабы. Это особенно относится к гелию температура кипения которого ниже температуры кипения водорода, так что гелий в атомарном состоянии более насыщен, чем водород в состоянии двухатомной молекулы. Температура кипения, а также температура плавления инертного газа тем ниже, чем меньше его атомный вес или= соответственно его порядковый номер. [c.127]
Адсорбционные измерения иа установке проводят следующим образом. Подготовленные для анализа навески катализатора с общей поверхностью около 20 м засыпают в адсорберы и подвергают тренировке в токе гелия при 200—250° С в течение 40 мин. После тренировки все образцы одновременно охлаждают до температуры кипения жидкого азота, погрузив адсорберы в сосуды [c.83]
Содержащиеся в атмосферном воздухе инертные газы распределяются в воздухоразделительной колонне двукратной ректификации соответственно их температурам кипения (рис. 140, 141). В газообразном состоянии остаются лишь неон и гелий, температуры кипения которых значительно ниже температур кипения кислорода и [c.163]
Водород — бесцветный газ, не имеющий запаха, самый легкий из всех газов (в 14,5 раза легче воздуха), поэтому способность к диффузии у него больше, чем у других газов. Так, водород диффундирует в четыре раза быстрее, чем кислород скорости дис у-зии водорода и воздуха находятся в отношении 3,8 1. Температура кипения жидкого водорода — 253° С, вследствие чего жидкий водород — прекрасное средство для получения очень низких температур, уступающее в этом отношении лишь гелию, температура кипения которого —269° С. [c.111]
Гелий - легкий газ с плотностью 0,1785 кг/м при давлении 0,1 МПа и температуре О °С. Он обладает низкой критической температурой (Г р = -267,97 °С) и низкой температурой кипения = -268,94 °С), высокой теплопроводностью и [c.158]
Видно существенное различие между значениями предельных объемов адсорбционного пространства для различных газов. Вывод здесь, по нашему мнению, может быть только один изменяется не объем адсорбционного пространства, а плотность адсорбированной фазы. Если считать истинное значение предельного объема адсорбционного пространства по бензолу — = 0,40 см /г постоянным для всех адсорбируемых газов, то можно отметить, что степень заполнения адсорбционного пространства зависит от размера молекул, свойств криогенных газов и температуры опыта. Например, азот и аргон адсорбируются при температуре, близкой к их точке кипения, и плотность адсорбата (в расчете на 1 о = 0,40 см г) почти в полтора раза выше плотности нормальной жидкости при этой же температуре. По-видимому, в силу малости линейных размеров молекул это свойство должно наблюдаться у всех исследуемых газов при температурах, близких к температуре кипения. Низкое значение Ц7о для гелия и неона объясняется высокой температурой адсорбции, значительно превышающей критическую для указанных газов. [c.27]
Могут применяться хромоникелевый катализатор и активированный уголь последний — активный катализатор при температурах, превышающих температуры кипения азота [1, 6, 22, 24], а также катализатор, содержащий 30—35% СггОз на геле А Оз [96]. В качестве катализаторов испытаны окись никеля на глиноземе [97], сплав серебра с палладием [98], чистый рутений [99]. [c.64]
Весьма нежелателен контакт жидкого водорода с воздухом. При попадании в жидкий продукт воздуха последний может сконденсироваться в нем с образованием твердой фазы. Затвердевшие газы могут забивать небольшие проходные сечения в коммуникациях, вентили или малые отверстия и тем самым вызывать аварию — разрыв трубопроводов. Кроме того, накопление в жидком водороде твердых частиц воздуха или кислорода, как улпотенциальную опасность взрыва. Однако этой опасности легко избежать, если своевременно удалять нежелательные примеси путем промывки систем, контактирующих с водородом, инертным газом (азотом или гелием), или фильтрации [155, 158]. Поскольку из газообразного водорода, предназначенного для последующего ожижения, довольно трудно удалить следы кислорода, то со временем в емкостях, из которых периодически выдается жидкий водород, могут образоваться отложения твердого кислорода. Поэтому такие емкости должны периодически с интервалами в 1—2 года очищаться (размораживаться) [163]. В связи с этим, а также учитывая чрезвычайно низкую температуру кипения водорода, для выдавливания его из одной емкости в другую нельзя применять воздух или азот. Приемлемы для этой цели только газообразный водород и гелий. [c.186]
И вот, в 1986—1987 гг. учеными ряда стран были получены уникальные оксидные материалы, которые, подобно металлам, характеризуются низким сопротивлением при комнатной температуре, но обладают сверхпроводимостью уже при 90—100 К И это, по-видимому, далеко не предел. Важность этого открытия заключается в том, что состояние сверхпроводимости в уже синтезированных материалах может быть технически реализовано при температуре кипения жидкого азота —= 77,3 К. Для понимания масштабов открывающихся перед наукой и техникой возможностей приведем две цифры среднее содержание азота в воздухе составляет 78,1% по объему, а гелия — 4,6-10 %. Кроме того, работа криогенных установок для получения жидкого азота, функционирующих при температурах около 70 К, обходится намного дешевле, чем работа аналогичной аппаратуры для получения жидкого гелия (Г О К). [c.5]
Неон имеет очень низкие температуры кипения (—245,9°) и плавления (—248,6°), уступая лишь гелию и водороду. По сравнению с гелием у неона несколько большая растворимость и способность адсорбироваться. Твердый неон в отличие от гелия имеет кубическую гранецентрированную решетку. [c.610]
Рентгенографический анализ при низких температурах применяется для изучения кристаллической структуры веществ, жидких или газообразных при обычной температуре, нахождения коэффициента термического расширения, уменьшения влияния тепловых колебаний при определении с повышенной точностью положения атомов и структуры монокристаллов и т, д. Для указанных целей используются низкотемпературные камеры и приставки для дифрактометров, Принципы охлаждения образцов могут быть различными, например обдувка парами сжиженных газов с достаточно низкой температурой кипения или газами, предварительно охлажденными до нужной температуры охлаждение за счет обливания образца холодной легко испаряющейся жидкостью или контакта с металлической поверхностью или стержнем, охлаждаемым, например, жидким азотом, гелием и т, д. [c.104]
Переход атомов в возбужденное состояние требует значительной затраты энергии. Гелий и неон имеют самые высокие ионизационные потенциалы и низкие температуры кипения и плавления среди благородных газов. При изучении химии благородных газов, как установлено в результате экспериментальных исследований и теоретического обсуждения полученных фактов и данных, приме- [c.349]
Гелий, вследствие легкости и негорючести, используется вместо водорода (или в смеси с ним) для наполнения аэростатов и шаров зондов при исследовании атмосферы. Жидкий гелий обладает наиболее низкой из всех веществ температурой кипения и он используется в качестве хладоагента при работах, связанных с применением особо низких температур. [c.162]
Из таблицы видно, что при обычных условиях температуры и давления все инертные элементы в виде простых веществ газообразны. Самая низкая температура кипения у гелия. Это вообще наиболее трудно сжижаемое вещество. При испарении жидкого гелия достигается температура, близкая к абсолютному нулю. В связи с этим гелием пользуются в криогенной технике для получения очень низких температур. Гелий—единственное рабочее тело в газовых термометрах, пригодное для измерения температур ниже Г К- Температуры плавления и кипения других инертных веществ закономерно повышаются от гелия к радону. [c.538]
Законы идеальных газов наиболее применимы к газам, которые трудно сжижаются (водород, гелий, неон). При условиях, близких к нормальным, эти законы довольно хорошо описывают поведение и таких газов, как азот, кислород, аргон, оксид углерода, метан, температуры кипения которых не особенно отличаются от температуры кипения воздуха. Значения величины pV для этих газов отклоняются от значения RT не более чем на 5% даже при повышении давления до - 5 МПа. Для легко сжижаемых газов диок-, сида углерода, аммиака, хлора, диоксида серы, пропилена и других — уже при атмосферном давлении реальное значение pV отличается от теоретического на 2—3%. [c.81]
В случае динамического варианта прибегают к нарушению фазового равновесия путем продувки инертного газа (газовая экстракция). Вьщу-ваемые компоненты собирают на адсорбенте (например, на тенаксе) или в криогенной ловушке и после термодесорбции анализируют. Обьггно примеси выдувают из воды током азота или гелия (5-10 л) с расходом 100 мл/мин. Ценность динамического варианта в его высокой эффективности при определении загрязняющих веществ, поскольку обеспечивается практически полное выделен>1е чистой пробы из грязной воды Он наиболее приемлем для анализа малорасгворимых в воде и относительно малолетучих соединений с температурой кипения ниже 200 °С. Ра новидностью метода является циркуляционная продувка - метод замкнутой пегли [73[. С помощью такой системы можно проанализировать загрязнители в питьевой воде при очень низких содержаниях - до нг/л. [c.189]
Свойства. Благородные газы существуют в виде одноатомных простых веществ. При нормальных условиях это газы без цвета и запаха. Они имеют низкие температуры кипения и плавления, повышающиеся при переходе от гелия к радону. Так, температура кипения гелия —268,9 °С, неона —246,0°С, а радона —61,9°С. [c.106]
Гелий (атомный вес 4,0026) — газ, обладающий весьма низкой плотностью, малой растворимостью в воде и других жидкостях, высокой теплопроводностью и электропроводностью, весьма низкой критической температурой (—267,97" С) и температурой кипения ( кип= —268,94° С при ТаО мм рт. ст.) он также химически инертен. Эти свойства обусловили применение его в весьма важных областях техники при сварке ряда металлов, в металлургии при получении некоторых чистых металлов, в криогенной технике для получения весьма низких телшератур, для получения искусственных атмосфер при кессонных и водолазных работах, в медицине. [c.178]
В первом противоточ-пом конденсаторе в межтрубном пространстве применяют переливные тарелки с перегородками, по которым стекает сжиженная фракция. Такая конструкция обеспечивает более низкую температуру кипения сжиженных фракций и тем самым позволяет в данном аппарате достигнуть более высокой степени обогащения газа гелием [4, 6]. [c.182]
Выпускаемая промышленностью неон-гелиевая смесь (ТУ МХП 4195—54) также может быть применена для раздельного получения гелия и неона. Смесь содержит не менее 20% неона и гелия, около 1% кислорода и около 79% азота. Разделение может быть проведено методом адсорбции а активированном угле прп охлаждении жидким азотом, над которым создается разрежение для понижения его температуры кипения и создания максимального охлаждения. Непоглощенный газ откачивают он представляет собой гелий с примесью неона. [c.293]
Жидкий кислород можно охладить до температуры инже, чем температура его кипения. Переохлажденный кислород не кипит, поэтому потери его на испарение до тех пор, пока он не нагреется до температуры минус 183°, будут очень небольшими. Бремя, в течение которого кислород будет нагреваться до температуры кипения, зависит от степени его переохлаждения. Так, если в бак ракеты емкостью 2,3 г залит кислород, переохлажденный до температуры минус 193°, т. е. на десять градусов ниже температуры кипения, то ракета может стоять в полностью заправленном состоянии без подпитки ее кислородом в течение 80 мин. За это время кислород в топливном баке нагреется на 10°, после чего он опять начнет интенсивно испаряться. Переохлаждение жидкого кислорода можно произвести с помощью более ннзкокипящих жидкостей (жидкого азота — температура кипения минус 195° или жидкого гелия — температура кипения минус 269°), прокачивая их через змеевики, помещенные в емкость с жидким кислородом. [c.36]
Выбор типов ожижительных установок, выпускаемых отечественной промышленностью, для криогенных станций и определение их количества осуществляется на основании заданных номенклатуры и расходов Ж1щких хладагентов азота, неона, водорода, гелия, температура кипения которых нри давлении 760 мм рт. ст. находится в диапазоне (—195,8° С) (—268,9° С). Одновременно подбирается необходимое вспомогательное оборудование. [c.197]
Никель появляется во фракциях с температурой кипения около 300° и его распределение подчиняется тем же закономерностям, что и распределение железа [786, 959]. Кобальт при перегонке нефти целиком концентрируется в остатке (500°) [786, 880]. При разделении нефти на компоненты кобальт полностью попадает в асфальтены, главным образом в их высокомолекулярную часть (4000— 8000 и 8000—22 000 по данным гель-хроматографии) [76]. Видимо, он связан в комплексы с тетрадентатными лигандами. Распределение железа и никеля по молекулярно-весовым фракциям носит бимодальный характер. Природа низкомолекулярных соединений никеля достаточно изучена они представлены комплексами с порфиринами. При возрастании молекулярной массы фракции растет доля непорфириновых соединений никеля. По своей природе они, по-видимому, аналогичны непорфириновым соединениям ванадия [8, 76]. Для высокомолекулярных соединений железа также справедливо то, что сказано о непорфириновом ванадии. Природа низкомолекулярных соединений железа в нефти до сих пор не ясна. Наличие нафтенатов железа исключается [926, 927, 973], но допускается возможность существования железо-порфириновых комплексов, аналогичных найденным в сланцах [390, 794, 798]. Предполагается также существование кобальт-порфиринов в концентрациях ниже предела обнаружения. Это может объяснить присутствие небольшого количества кобальта в низкомолекулярных фракциях смол и асфальтенов (300—1000) [76]. [c.179]
При обогащении стабильных изотопов методом ректификации в качестве сырья используют, главным образом, газы лишь дейтерий и 0 получают из воды. Соотношения давлений паров для подобных смесей изотопов указаны в табл. 35. Разделение всех смесей, за исключением соединения бора ВС1з, требует, разумеется, значительных затрат на охлаждение. Кроме того, для достижения обычной степени разделения смесей изотопов за исключением изотопов гелия и водорода требуется более 500 теоретический ступеней разделения. Кун с сотр. [43], применив большое число теоретических ступеней разделения, определил относительную летучесть для соединений изотопов с температурами кипения 80 °С. [c.221]
Однако этот путь обычно хуже, чем газовая термометрия, которая к настоящему времени хорошо разработана. В свою очередь и газовые термометры могут оказаться бесполезными, если измерения проводятся в интервале температур, не определенных Международной практической шкалой температур (МПШТ). Такие случаи могут встретиться при измерениях в области низких температур для гелия и водорода [1], так как МПШТ не определена ниже температуры кипения кислорода в нормальных [c.74]
Качественный анализ состава бензиновых фракций проводился на газожидкостном хроматографе RUE-105 (Англия), позволяющем исследовать углеводородные смеси с температурой кипения до 300°С. Хроматограф работает с детектором по теплопроводности — катарометром. Хроматографическая колонка диаметром 3 мм имеет длину 2,5 м, в качестве насадки использован сорбент марки РЕС-20М. Газ-носитель — гелий, скорость потока газа-носителя составляла 3 м/ч, температура колонки подл,ер-живалась в интервале температур 100-110°С, сила тока детектора 110 ммА. Относительная ошибка определения площадей основных пиков хроматограммы составляла 1 - 2%. Чувствительность катарометра позволяла определять до 0,01 % содержания компонента в смеси. Воспроизводимость анализов 1%. Для определения ошибки при анализе состава пользовались искусственными углеводородными смесями. К хроматографу был подключен вычислительный интегратор I-100A (ЧССР) с микропроцессором МНВ, который автоматически дает первичную количественную оценку хроматограмме при заранее заданных параметрах. [c.224]
В виде простого вещества гелий по физическим свойствам наиболее близок к молекулярному водороду. Вследствие ничтожнон поляризуемости атомов гелия у него самые низкие температуры кипения (—269 "С) и плавления (—272 С при 25 атм). По этой же причине кристаллический гелий, как и Hj, имеет гексагональную решетку. Твердый гелий можно получить лишь при высоком давлении. [c.609]
Мы видим, что гелий имеет самую низкую температуру кипения (показатель слабости межмолекулярных взаимодействий) и при температуре кипения уже близок к вырождению. В то же время для других веществ при температуре кипения неравенство (VIII. 19) выполняется следовательно, во всей области газообразного состояния эти вещества подчиняются классической статистике . Можем утверждать таким образом, что для всех молекулярных газов классическая статистика справедлива. [c.177]
Энтальпия испарения жидкого Не представлена на рис. 63 ([56] стр, 265). В Х-точке производная энтальпии испарения по температуре испытывает скачок, обусловленный резким изменением теплоемкости жидкого Не. Линейная экстраполяция к О К дает для энтальпии испарения величину, равную примерно 6,07 Дж/моль (14, Бкал/моль). Заметим, что при О К, по всей вероятности, давление насыщенных паров гелия обращается в нуль. При 0,6 К давление насыщенных паров Не равно 2,41 10" Па и очень быстро уменьшается с понижением температуры. При 0,5 К давление насыщенных паров Не уже равно 2,18 10 Па. Снижение температуры на 0,1 К сопровождается более чем десятикратным уменьшением давления насыщенного пара [55], При температуре кипения энтальпия испарения одного моля жидкого [c.232]
Для предварительного охлаждения до более низких температур может использоваться каскадный процесс с несколькими хладоагентами. Предварительное охлаждение в этом случае служит не только средством снижения расхода энергии на ожижение газов. Для газов с температурой инверсии Тиив ниже Го.с оно представляет собой необходимое условие осуществления ожижения посредством дроссельного эффекта. Так, водород при 7 >190К и гелий при Г>40К имеют в области давлений, применяемых для ожижения, отрицательный дроссель-эффект, и дросселирование приводит к их нагреванию. Поэтому при ожижении по способу Линде предварительно охлаждают водород ниже 100— 90 К, а гелий —ниже 30—20 К. В качестве хладоагентов для предварительного охлаждения в таких процессах используют криоагенты с низкими температурами кипения [c.215]
Никелли (1962) объединил эти преимущества с достоинствами метода программирования температуры и показал эффективность такой комбинации на весьма убедительном примере. Он разделил менее чем за 40 мин смесь спиртов, алканов и алкенов, содержащую более 30 компонентов, в интервале температур кипения 50—400°. Вое компоненты без исключения хорошо разделялись между собой и давали острые пики, поддающиеся точному количественному расчету. Для разделения применялась колонка длиной 1,5 ж, заполненная стеклянными микрошариками с 0,5% карбовакса 20 ООО в качестве неподвижной фазы. Диаметр микрошариков составлял 0,2 мм. Эмпирически были определены оптимальная скорость газа-носителя (50 мл гелия в 1 мин) и скорость нагрева (9 град мин). Начальная температура равнялась 55° применяемая аппаратура не позволяла ее понизить. [c.412]
Постоянная Сутерленда для всех чистых газов, за исключением водорода, дейтерия и гелия, была взята по формуле 5=1,5 Ть, где Гь — абсолютная температура кипения при давлении в 1 физ. атм. [c.248]
Основное отличие его от гелия обусловливается относительно большей поляризуемостью атома, т.е. несколько большей склонностью образовывать межмолекулярцую связь. Неон имеет очень низкие температуры кипения (—245,9 С) и плавления (—248,6 °С), уступая лишь гелию и водороду. По сравнению с гелием у неона несколько ббльшая растворимость и способность адсорбироваться. [c.539]
Сублимация твердой углекислоты при атмосферном даиленин позволяет получить температуру 194,55 К- Нормальные температуры кипения равны. К азота 77,35, нормального водорода 20,28, гелия 4,21. Более низкие температуры с помощью этих веществ можно получить, понизив давление парообразования и откачав пар из парового объема над жидкостью. Эти способы понижения температур широко используют в лабораторной практике. Возможно получение низких температур с использованием криогидратов — водных растворов некото- [c.462]
chem21.info
Жидкий гелий Википедия
Жи́дкий ге́лий — жидкое агрегатное состояние гелия. Представляет собой бесцветную прозрачную жидкость, кипящую при температуре 4,2 К (для изотопа 4He при нормальном атмосферном давлении)[1][2]. Плотность жидкого гелия при температуре 4,2 К составляет 0,13 г/см³. Обладает малым показателем преломления, из-за чего его трудно увидеть.
При определённых условиях жидкий гелий представляет собой квантовую жидкость, то есть жидкость, в макроскопическом объёме которой проявляются квантовые свойства составляющих её атомов. Из-за квантовых эффектов (нулевые колебания), при нормальном давлении гелий не затвердевает даже при абсолютном нуле. Твёрдый гелий в α-фазе удаётся получить лишь при давлении выше 25 атм.
История исследований
История получения и исследований жидкого гелия тесно связана с историей развития криогеники.
- В 1898 году Дьюаром получено около 20 см³ жидкого водорода.
- В 1906 году Камерлинг-Оннес наладил линию полупромышленного получения жидкого водорода, дающую до 4 литров в час.
- В 1908 году он же сумел добиться конденсации жидкого гелия в объёме 0,06 литра (Нобелевская премия по физике за 1913 год). Для опыта потребовалось 20 литров жидкого водорода, полученного при помощи линии, созданной двумя годами ранее. Низкие температуры, необходимые для конденсации гелия, были достигнуты при адиабатическом дросселировании водорода (см. эффект Джоуля — Томсона).
- В 1930 году[3]Виллем Хендрик Кеезом обнаружил наличие фазового перехода в жидком гелии при температуре 2,17 К и давлении насыщенных паров 0,005 МПа. Он назвал фазу, устойчивую выше температуры 2,17 K, гелием-I, а фазу, устойчивую ниже этой температуры — гелием-II. Также он наблюдал связанные с этим аномалии в теплопроводности (и даже называл гелий-II «сверхтеплопроводным»), теплоёмкости, текучести гелия.
- В 1938 году П. Л. Капица открыл сверхтекучесть гелия-II (Нобелевская премия по физике за 1978 год). Квантовомеханическое объяснение явления было дано Л. Д. Ландау в 1941 году (Нобелевская премия по физике за 1962 год).
- В 1948 году удалось сжижить и гелий-3.
- В 1972 году в жидком гелии-3 также был обнаружен фазовый переход. Позже было экспериментально показано, что ниже 2,6 мК и при давлении 34 атм гелий-3 действительно становится сверхтекучим.
- В 2003 году Нобелевской премией по физике отмечены А. А. Абрикосов, В. Л. Гинзбург и Э. Дж. Леггет, в том числе и за создание теории сверхтекучести жидкого гелия-3.
Физические свойства
Физические свойства гелия сильно отличаются у изотопов 4He и 3He:
| 2,0 (при 3,76 МПа) | 1,0 (при 3,87 МПа) |
| 4,215 | 3,19 |
| 25 | 29 (0,3 K) |
| 0,178 | 0,134 |
| 145 (при 0 К) | 82,35 |
| 5,25 | 3,35 |
| 0,23 | 0,12 |
| 69,3 | 41,3 |
Свойства гелия-4
Жидкий гелий — бозе-жидкость, то есть жидкость, частицы которой являются бозонами.
Выше температуры 2,17 К гелий-4 ведёт себя как обычная криожидкость, то есть кипит, выделяя пузырьки газа. При достижении температуры 2,17 К (при давлении паров 0,005 МПа — так называемая λ-точка) жидкий 4Не претерпевает фазовый переход второго рода, сопровождающийся резким изменением ряда свойств: теплоёмкости, вязкости, плотности и других. В жидком гелии при температуре ниже температуры перехода одновременно сосуществуют две фазы, Не I и Не II, с сильно различающимися свойствами. Состояние жидкости в фазе гелия-II в некоторой степени аналогично состоянию бозе-конденсата (однако, в отличие от конденсата атомов разреженного газа, взаимодействие между атомами гелия в жидкости достаточно сильно, поэтому теория бозе-конденсата неприменима впрямую к гелию-II).
Сверхтекучесть и сверхтеплопроводность
Фазовый переход в гелии хорошо заметен, он проявляется в том, что кипение прекращается, жидкость становится совершено прозрачной. Испарение гелия, конечно, продолжается, но оно идёт исключительно с поверхности. Различие в поведении объясняется необычайно высокой теплопроводностью сверхтекучей фазы (во много миллионов раз выше, чем у Не I). При этом вязкость нормальной фазы остаётся практически неизменной, что следует из измерений вязкости методом колеблющегося диска. С увеличением давления температура перехода смещается в область более низких температур. Линия разграничения этих фаз называется λ-линией.
Для He II характерна сверхтекучесть — способность протекать без трения через узкие (диаметром менее 100 нм) капилляры и щели. Относительное содержание He II растет с понижением температуры и достигает 100 % при абсолютном нуле температуры — с этим были связаны попытки получения сверхнизких температур путём пропускания жидкого гелия через очень тонкий капилляр, через который пройдет только сверхтекучая компонента. Однако за счёт того, что при близких к абсолютному нулю температурах теплоёмкость также стремится к нулю, добиться существенных результатов не удалось — за счёт неизбежного нагрева от стенок капилляра и излучения.
За счёт сверхтекучести и достигается аномально высокая теплопроводность жидкого гелия — теплопередача идёт не за счёт теплопроводности, а за счёт конвекции сверхтекучей компоненты в противоток нормальной, которая переносит тепло (сверхтекучая компонента не может переносить тепло). Это свойство открыто в 1938 году П. Л. Капицей.
| Гелия в промежуточном состоянии между этими двумя в природе не существует: либо он при абсолютном нуле, либо он в другом состоянии, нормальном. Гелий в сверхтекучем состоянии не может давить на заслонку, и вообще сверхтекучая жидкость не может производить никакого давления, так как это жидкость, вязкость которой равняется нулю, — мы её динамическими методами обнаружить не можем. |
Второй звук
За счёт одновременного наличия двух фаз в жидком гелии, имеется две скорости звука и специфическое явление — так называемый «второй звук». Второй звук — слабозатухающие колебания температуры и энтропии в сверхтекучем гелии. Скорость распространения второго звука определяется из уравнений гидродинамики сверхтекучей жидкости в двухкомпонентной модели. Если пренебречь коэффициентом теплового расширения (который у гелия аномально мал), то в волне второго звука осциллируют только температура и энтропия, а плотность и давление остаются постоянными. Распространение второго звука не сопровождается переносом вещества.
Второй звук можно также интерпретировать как колебания концентрации квазичастиц в сверхтекучем гелии. В чистом 4He это колебания в системе ротонов и фононов.
Существование второго звука было предсказано теоретически Ландау; расчётное значение равнялось 25 м/с. Фактически измеренное значение составляет 19,6 м/с[4].
Свойства гелия-3
Жидкий гелий-3 — это ферми-жидкость, то есть жидкость, частицы которой являются фермионами. В таких системах сверхтекучесть может осуществляться при определённых условиях, когда между фермионами имеются силы притяжения, которые приводят к образованию связанных состояний пар фермионов — так называемых куперовских пар (эффект Купера).
Куперовская пара обладает целым спином, то есть ведёт себя как бозон; поэтому вещество, состоящее из объединённых в куперовские пары фермионов, может переходить в состояние, подобное бозе-конденсату. Сверхтекучесть такого рода осуществляется для электронов в некоторых металлах и носит название сверхпроводимости.
Аналогичная ситуация имеет место в жидком 3He, атомы которого имеют спин ½ и образуют типичную квантовую ферми-жидкость. Свойства жидкого гелия-3 можно описать как свойства газа квазичастиц-фермионов с эффективной массой примерно в 3 раза большей, чем масса атома 3He. Силы притяжения между квазичастицами в 3He очень малы, лишь при температурах порядка нескольких милликельвинов в 3He создаются условия для образования куперовских пар квазичастиц и возникновения сверхтекучести. Открытию сверхтекучести у 3He способствовало освоение эффективных методов получения низких температур — эффекта Померанчука и магнитного охлаждения. С их помощью удалось выяснить характерные особенности диаграммы состояния 3He при сверхнизких температурах.
Переход нормальной ферми-жидкости в фазу А представляет собой фазовый переход II рода (теплота фазового перехода равна нулю). В фазе A образовавшиеся куперовские пары обладают спином 1 и отличным от нуля моментом импульса. В ней могут возникать области с общими для всех пар направлениями спинов и моментов импульса. Поэтому фаза А является анизотропной жидкостью. В магнитном поле фаза А расщепляется на две фазы (A1 и A2), каждая из которых также является анизотропной. Переход из сверхтекучей фазы А в сверхтекучую фазу В является фазовым переходом I рода с теплотой перехода около 1,5·10−6 дж/моль. Магнитная восприимчивость 3He при переходе А→В скачком уменьшается и продолжает затем уменьшаться с понижением температуры. Фаза В является, по-видимому, изотропной.
Хранение и транспортировка
Как и другие криожидкости, гелий хранят в сосудах Дьюара. Гелий в них всегда хранится под небольшим давлением — за счёт естественного испарения жидкости. Это позволяет в случае небольшой негерметичности не допустить загрязнения гелия. Избыточное давление стравливается через клапан. На практике, так как гелий достаточно дорог, то, чтобы не выпускать газ в атмосферу, на головной части дьюара размещается соединительная часть для подсоединения дьюара к гелиевой сети, по которой газообразный гелий собирается для повторного использования. Как правило, на этом же узле крепится манометр для контроля давления и аварийный клапан.
Гелиевые дьюары переворачивать нельзя, для переливания содержимого применяют специальные сифоны.
Гелий имеет очень низкую теплоту испарения (в 20 раз меньше, чем у водорода), но зато высокую теплопроводность. Поэтому к качеству теплоизоляции гелиевых дьюаров предъявляются высокие требования. При повреждении вакуумной изоляции жидкость так бурно вскипает, что дьюар может взорваться. Как правило, для снижения потерь гелия на испарение используется «азотная рубашка» — непосредственно в вакуумной полости сосуда Дьюара расположена ещё одна оболочка, которая охлаждается кипящим жидким азотом (температура 77 К). За счёт этого удается существенно сократить теплообмен между гелием и атмосферой.
Жидкий гелий перевозят в специальных транспортных сосудах, выпускаемыми промышленно. В СССР и позднее в России выпускались сосуды типа СТГ-10, СТГ-25, СТГ-40 и СТГ-100 ёмкостью 10, 25, 40 и 100 литров, соответственно. Эти сосуды широко используются в российских лабораториях и в настоящее время. Сосуды с жидким гелием должны транспортироваться и храниться в вертикальном положении.
Применение жидкого гелия
Жидкий гелий применяется в качестве хладагента для получения и поддержания низких и сверхнизких температур (в основном в научных исследованиях):
- охлаждение сверхпроводящих магнитов в различных научных, технических и медицинских устройствах, к примеру:
- использование в криостатах растворения[прояснить];
- криогенные электрические машины[прояснить].
Примечания
Ссылки
Научно-популярные ресурсы
Книги, обзорные статьи
- Сверхтекучий 3He: ранняя история глазами теоретика — нобелевская лекция Э. Дж. Леггетта, УФН, т. 174, № 11, 2003 г.
- Воловик Г., «Universe in a helium droplet», Oxford University Press, 2004, 529 стр., книга доступна на сайте автора (PDF, 3,5 Мб).
wikiredia.ru
Температура - кипение - гелий
Температура - кипение - гелий
Cтраница 1
Температуры кипения гелия и метана близки, и основная сложность при получении чистого гелия заключается в разделении этих газов. [1]
При нормальном давлении температура кипения гелия равна 4 2 К. [2]
И это понятно: температура кипения гелия ( - 269) - наинизшая среди всех газов. Разыскиваемый газ по летучести п другим свойствам должен находиться где-то между гелием п аргоном; на это указывало его место в периодической таблице. Значит, рассудили Рамзай и Траверс, новый газ надо искать в первой испаряющейся порции воздуха, в компании с гелием. [3]
Ниже 10 К вплоть до температуры кипения гелия ( 4 2 К) расположена так называемая промежуточная область, представляющая для практической термометрии очень большие трудности. [4]
Результаты Кеезома и Дезирана при температурах выше температуры кипения гелия, по-видимому, завышены, что, возможно, связано с неточностью экстраполяции калибровки их термометра сопротивления в этой области температур. [6]
Берман и Свенсон отметили, что такое отклонение в значении температуры кипения гелия лежит в пределах их экспериментальных ошибок и ошибок в измерениях Кеезома и Шмидта. [7]
В интервале температур 1 - 4Э К калибровка осуществляется по температуре кипения гелия при известном давлении его паров. Ниже 1 К для калибровки используются имеющиеся данные, устанавливающие зависимость между магнитной Т и термодинамической Т температурой. [8]
Одинаковые массы свинца РЬ и кремния Si охлаждают с помощью жидкого гелия ( температура кипения гелия равна при нормальном давлении 4 2 К) от температуры TI 20 К до Т2 4 2 К. Оценить отношение масс жидкого гелия, необходимых для охлаждения свинца и кремния, если известно, что дебаевские температуры равны: в ( РЬ) 95 К и в ( Si) 645 К. [9]
Гелий применяется для наполнения электрических ламп и ламп специального назначения для получения низких температур ( температура кипения гелия минус 268 9 С), для консервирования пищевых продуктов, как двигательная сила ( в сжатом виде) для подачи топлива в камеру сгорания ракет. [10]
В этом случае стационарность достигается только тогда, когда температура Т3 за вентилем падает до температуры кипения гелия при давлении расширения. Холодильный эффект Л ] - Л2 может быть использован для ожижения смежного потока гелия или же для ожижения части основного потока. В последнем случае для поддержания стационарного режима в систему должно быть добавлено количество газообразного гелия, эквивалентное ожиженной части. [11]
Для конструкций, эксплуатирующихся при рабочих температурах до - 253 С ( температура кипения водорода) и до - 269 С ( температура кипения гелия) и с дополнительными требованиями по коррозионной стойкости применяют аустенитные стали на никелевой основе марок 12Х18Н9Т, 07Х21Г7АН5 ( 1раб - 253 С), ОЗХ20Н16АГ6 ( 1раб - 269 С) и более экономичные хромомарганцовистые аустенитные стали марок 10Х14Г14Н4Т и ОЗХ13АГ19 с частичной или полной заменой никеля на марганец. [12]
Слабость сил взаимодействия 1меж - ду атомами в сочетании с большой энергией нулевых колебаний приводит к тому, что критическая температура и температура кипения гелия являются крайне низкими. [13]
Гелий имеет наинизшую точку сжижения среди всех газов. Температура кипения гелия отстоит всего на 4 от абсолютного нуля. Предоставляя жидкому гелию испаряться и способствуя его испарению насосом, откачивающим его пары, можно еще более приблизиться - к предугаданной в свое время М. В. Ломоносовым ( на основании его молеку-лярно-кинетической теории теплоты) наинизшей возможной температуре, при которой прекращается механическое движение молекул и атомов - к абсолютному температурному нулю. [14]
Гелий имеет наинизшую точку сжижения среди всех газов. Температура кипения гелия отстоит всего на 4 от абсолютного нуля. Предоставляя жидкому гелию испаряться и способствуя его испарению насосом, откачивающим его пары, можно еще более приблизиться к предугаданной в свое время Ломоносовым1 ( на основании его молекулярно-кинетической теории теплоты) наинизшей возможной температуре, при которой прекращается механическое движение молекул и атомов, к абсолютному температурному нулю. [15]
Страницы: 1 2
www.ngpedia.ru
Температура - кипение - гелий
Температура - кипение - гелий
Cтраница 2
При атмосферном давлении гелий сжижается при 4 2 К. При понижении давления температура кипения гелия уменьшается. [16]
Длительная эксплуатация пленок возможна при 240 - 260 С, кратковременно они выдерживают температуру до 480 С. Пленка остается гибкой при температуре кипения гелия ( 4 К), сохраняя при этом 50 % от значения относительного удлинения при комнатной температуре. [18]
Измерения при пониженных температурах относительно просты: для снижения температуры уменьшают давление паров над жидким гелием с помощью вакуумного насоса. На рис. 10.14 показана зависимость температуры кипения гелия от давления. [20]
Понятие низкие температуры, естественно, условно и меняется с развитием науки и техники. В физике в настоящее время под низкими принято понимать температуру кипения гелия 4 2 К ( - 269 С), в химии - температуры в интервале 223 - 70 К, а сверхнизкими - ниже 70 К. [21]
Константан и манганин широко используются как материалы, сопротивление которых в области нормальных температур пренебрежимо мало зависит от температуры. Однако при температуре ниже 80 К эта зависимость настолько возрастает, что оба сплава используются для измерения температур вплоть до температуры кипения гелия. [23]
Путем адиабатического расширения паров, например, в машине Линде можно получить весьма низкие температуры, примерно до 3 К - Сначала непосредственно ожижается воздух. Жидкий воздух используется для охлаждения водорода ниже его температуры инверсии; жидкий водород в свою очередь служит для охлаждения конечного рабочего вещества - гелия. При ожижении гелия, очевидно, достигается температура кипения гелия, которая близка к 4 К - При свободном испарении жидкости можно еще несколько понизить температуру. [24]
Позднее фирма Аллен - Брэдли начала выпускать радио-сопротивления на 0 1 вт, которые вследствие очень небольших геометрических размеров можно использовать там, где другие сопротивления неприменимы. Размеры такого термометра после удаления защитного изоляционного слоя составляют приблизительно 2 мм в диаметре и 4 мм в длину. Подробного исследования воспроизводимости этих термометров произведено не было, но было установлено, что их температурные характеристики сходны с характеристиками одноваттных сопротивлений, а температура кипения гелия воспроизводится ими с точностью 0 05 К. [25]
Другим примером применения низкотемпературной технологии служит выделение гелия из природного газа. Гелий обладает высокой электропроводностью и теплопроводностью, критическая температура гелия - 267 97 С, температура кипения - 268 94 С. Он химически инертен и плохо растворяется в воде. Температуры кипения гелия и метана близки и основная сложность при получении чистого гелия заключается в разделении этих газов. [26]
Криопанелью в нем служит сосуд 2, заполняемый жидким гелием, находящимся при температуре, равной 4 2 К Защитный экран / состоит из изогнутых пластин, представляющих собой оптически плотную конструкцию. Экран охлаждается от азотного бачка 4 за счет теплопроводности пластин. Через патрубок 7 вставляется датчик для измерения уровня гелия. Из трубки 5 выходит испаряющийся гелий. Чтобы понизить температуру кипения гелия до 2 3 К, нужно через трубу 5 откачать гелиевый бачок до давления, равного 8 - Ю3 Па над кипящей поверхностью гелия. [27]
Необходимо сделать несколько замечаний по вопросу о воспроизводимости градуировок термометров и с этой целью напомнить условия наших измерений. Прежде всего следует указать, что опыты производились на термометрах, изготовленных из одноваттных радиосопротивлений. В предварительных опытах были исследованы чувствительность и воспроизводимость термометров, изготовленных из одноваттных и полуваттных радиосопротивлений фирмы Аллен - Брэдли. В частности - обнаружено, что при повторных нагревах и охлаждениях термометра от температуры жидкого-азота до температуры жидкого гелия, кипящего при атмосферном давлении, температура кипения гелия воспроизводится термометром, изготовленным из полуваттного радиосопротивления, вдвое хуже, чем термометром, изготовленным из одноваттного-сопротивления. [28]
В 1922 г., используя диффузионные насосы, Камерлинг-Оннес понизил давление до 0 013 мм рт. ст., что соответствует температуре 0 83 К. Однако эксперименты с откачкой ясно показали, что вплоть до температур, составляющих по величине менее V. Конечно, не была исключена возможность существования тройной точки при еще более низкой температуре. Для решения этого вопроса необходимо было исследовать кривую плавления гелия. В 1926 г. Кеезом [2] построил криостат, в котором находился капилляр с прочными стенками, содержащий гелий под давлением. Он нашел, что при температуре кипения гелия капилляр блокировался при давлении 128 кг / см2 и открывался при давлении 126 кг / сл12, из чего можно было заключить, что давление плавления лежит между этими значениями. Так как давления, при которых затвердевает гелий в области гелиевых температур, не чрезмерно велики, то Кеезом [3] использовал для визуального наблюдения этого явления стеклянный контейнер. При помощи внешнего магнитного поля в этом стеклянном контейнере передвигался железный боек, который после затвердевания гелия терял свою подвижность, что и было единственным визуальным признаком, указывавшим на произошедшее затвердевание, так как образовавшийся твердый гелий совершенно прозрачен. [29]
Страницы: 1 2
www.ngpedia.ru
Жидкий гелий: особенности и свойства вещества
Гелий относится к группе благородных газов. Жидкий гелий является самой холодной жидкостью в мире. В этом агрегатном состоянии он обладает рядом уникальных особенностей, таких как сверхтекучесть и сверхпроводимость. Подробнее о его свойствах мы узнаем далее.
Газ гелий
Гелий – простое вещество, широко распространенное во Вселенной в газообразном состоянии. В периодической таблице Менделеева он второй и стоит сразу после водорода. Он относится к инертным или благородным газам.
Элемент обозначается как «He». С древнегреческого языка его название означает «Солнце». Вначале предполагалось, что это металл. Однако оказалось, что это одноатомный газ. Гелий является вторым химическим веществом по легкости, он не обладает вкусом, цветом и запахом. Имеет самую низкую температуру кипения.
В нормальных условиях он является идеальным газом. Кроме газообразного, он способен находится в твердом и жидком состоянии. Его инертность проявляется в малоактивном взаимодействии с другими веществами. Он практически не растворяется в воде. В промышленных целях его добывают из природного газа, отделяя от примесей с помощью сильного охлаждения.
Газ может быть опасным для человека. Увеличение его концентрации в воздухе приводит к нехватке кислорода в крови, что в медицине называется кислородным голоданием. Попадая в организм в больших количествах, он вызывает рвоту, потерю сознания, а иногда и смерть.
Сжижение гелия
Любой газ может перейти в жидкое агрегатное состояние при соблюдении определенных условий. Сжижение обычно используется в промышленности, а также в научных исследованиях. Для одних веществ достаточно просто повысить давление. Другие, такие как гелий, в жидком состоянии оказываются только после охлаждения.
Если температура газа выше критической точки, то он не сконденсируется, каким бы ни было давление. Для гелия критической точкой является температура 5, 19 Кельвина, для его изотопа 3He она составляет 3,35 К.
Жидкий гелий является практически идеальной жидкостью. Для неё характерно отсутствие поверхностного натяжения, вязкости. После изменения давления и температуры, её объем остается прежним. Жидкий гелий обладает крайне низким натяжением. Вещество является бесцветным и сильно текучим.
Свойства жидкого гелия
В жидком состоянии гелий плохо различим, потому что слабо преломляет световые лучи. В определенных условиях он обладает свойствами квантовой жидкости. Благодаря этому при нормальном давлении он не кристаллизуется даже при температуре −273,15 по Цельсию (абсолютный ноль). Все остальные известные вещества затвердевают в таких условиях.
Температура жидкого гелия, при которой он начинает закипать, составляет -268,9 градусов Цельсия. Физические свойства его изотопов значительно разнятся. Так, гелий-4 закипает при температуре 4,215 К.
Он представляет собой бозе-жидкость, для которой характерны фазовые переходы при температуре 2,172 Кельвинов и ниже. Фаза Не II характеризуется сверхтекучестью и сверхтеплопроводимостью. При температуре ниже фазы Не I и Не II происходят одновременно, за счет чего в жидкости появляется две скорости звука.
Гелий-3 является ферми-жидкостью. Он закипает при температуре 3,19 Кельвинов. Изотоп способен достигать сверхтекучести только при очень низких температурах (несколько милликельвинов), когда между его частицами появляется достаточное притяжение.
Сверхтекучесть гелия
Изучению понятия сверхтекучести наука обязана академикам Капице С. П. и Ландау Л. Д. Изучая свойства жидкого гелия в 1938 году, Сергей Капица заметил, что приближаясь к абсолютному нулю, жидкость теряет вязкость, вместо того чтобы затвердеть.
Академик заключил, что после того, как температура гелия опускается ниже 2,172 К, вещество переходит от фазы нормального состояния до абсолютно нового, названного гелий-II. В этой фазе вещество проходит через капилляры и узкие отверстия без малейшего трения. Такое состояние и получило название «сверхтекучесть».
В 1941 году Ландау Л. Д. продолжил изучать свойства жидкого гелия и разработал теорию сверхтекучести. Объяснять её он взялся квантовыми методами, применив понятие энергетического спектра возбуждений.
Применение гелия
Элемент гелий был открыт в спектре Солнца в 1868 году. На Земле он был обнаружен Уильямом Рамзаем 1895 году, после чего долгое время изучался и не применялся в хозяйственной сфере. В промышленной деятельности его стали применять в качестве топлива для дирижаблей в период Первой мировой войны.
Газ активно применяется для упаковок в пищевой промышленности, при выплавке металлов. Геологи используют его для обнаружения разломов земной коры. Жидкий гелий в основном применяется как холодильный агент, способный поддерживать сверхнизкие температуры. Это его свойство необходимо при проведении научных исследований.
Жидкость-охладитель применяется в криогенных электрических машинах, в сканирующих туннельных микроскопах, в устройствах медицинских ЯМР-томографов, в ускорителях заряженных частиц.
Заключение
Гелий – инертный или благородный газ, проявляющий низкую активность во взаимодействии с другими веществами. В периодической системе химических элементов он стоит на втором месте, уступая водороду. В природе вещество находится в газообразном состоянии. При определенных условиях оно может переходить в другие агрегатные состояния.
Основная особенность жидкого гелия - его сверхтекучесть и не способность кристаллизоваться при нормальном давлении, даже если температура достигает абсолютного нуля. Свойства изотопов вещества неодинаковы. Отличаются их критические температуры, условия их кипения, а также значения спина их частиц.
fb.ru
Жидкий гелий — WiKi
История исследований
История получения и исследований жидкого гелия тесно связана с историей развития криогеники.
- В 1898 году Дьюаром получено около 20 см³ жидкого водорода.
- В 1906 году Камерлинг-Оннес наладил линию полупромышленного получения жидкого водорода, дающую до 4 литров в час.
- В 1908 году он же сумел добиться конденсации жидкого гелия в объёме 0,06 литра (Нобелевская премия по физике за 1913 год). Для опыта потребовалось 20 литров жидкого водорода, полученного при помощи линии, созданной двумя годами ранее. Низкие температуры, необходимые для конденсации гелия, были достигнуты при адиабатическом дросселировании водорода (см. эффект Джоуля — Томсона).
- В 1930 году[3]Виллем Хендрик Кеезом обнаружил наличие фазового перехода в жидком гелии при температуре 2,17 К и давлении насыщенных паров 0,005 МПа. Он назвал фазу, устойчивую выше температуры 2,17 K, гелием-I, а фазу, устойчивую ниже этой температуры — гелием-II. Также он наблюдал связанные с этим аномалии в теплопроводности (и даже называл гелий-II «сверхтеплопроводным»), теплоёмкости, текучести гелия.
- В 1938 году П. Л. Капица открыл сверхтекучесть гелия-II (Нобелевская премия по физике за 1978 год). Квантовомеханическое объяснение явления было дано Л. Д. Ландау в 1941 году (Нобелевская премия по физике за 1962 год).
- В 1948 году удалось сжижить и гелий-3.
- В 1972 году в жидком гелии-3 также был обнаружен фазовый переход. Позже было экспериментально показано, что ниже 2,6 мК и при давлении 34 атм гелий-3 действительно становится сверхтекучим.
- В 2003 году Нобелевской премией по физике отмечены А. А. Абрикосов, В. Л. Гинзбург и Э. Дж. Леггет, в том числе и за создание теории сверхтекучести жидкого гелия-3.
Физические свойства
Физические свойства гелия сильно отличаются у изотопов 4He и 3He:
| 2,0 (при 3,76 МПа) | 1,0 (при 3,87 МПа) |
| 4,215 | 3,19 |
| 25 | 29 (0,3 K) |
| 0,178 | 0,134 |
| 145 (при 0 К) | 82,35 |
| 5,25 | 3,35 |
| 0,23 | 0,12 |
| 69,3 | 41,3 |
Свойства гелия-4
Жидкий гелий — бозе-жидкость, то есть жидкость, частицы которой являются бозонами.
Выше температуры 2,17 К гелий-4 ведёт себя как обычная криожидкость, то есть кипит, выделяя пузырьки газа. При достижении температуры 2,17 К (при давлении паров 0,005 МПа — так называемая λ-точка) жидкий 4Не претерпевает фазовый переход второго рода, сопровождающийся резким изменением ряда свойств: теплоёмкости, вязкости, плотности и других. В жидком гелии при температуре ниже температуры перехода одновременно сосуществуют две фазы, Не I и Не II, с сильно различающимися свойствами. Состояние жидкости в фазе гелия-II в некоторой степени аналогично состоянию бозе-конденсата (однако, в отличие от конденсата атомов разреженного газа, взаимодействие между атомами гелия в жидкости достаточно сильно, поэтому теория бозе-конденсата неприменима впрямую к гелию-II).
Сверхтекучесть и сверхтеплопроводность
Фазовый переход в гелии хорошо заметен, он проявляется в том, что кипение прекращается, жидкость становится совершено прозрачной. Испарение гелия, конечно, продолжается, но оно идёт исключительно с поверхности. Различие в поведении объясняется необычайно высокой теплопроводностью сверхтекучей фазы (во много миллионов раз выше, чем у Не I). При этом вязкость нормальной фазы остаётся практически неизменной, что следует из измерений вязкости методом колеблющегося диска. С увеличением давления температура перехода смещается в область более низких температур. Линия разграничения этих фаз называется λ-линией.
Для He II характерна сверхтекучесть — способность протекать без трения через узкие (диаметром менее 100 нм) капилляры и щели. Относительное содержание He II растет с понижением температуры и достигает 100 % при абсолютном нуле температуры — с этим были связаны попытки получения сверхнизких температур путём пропускания жидкого гелия через очень тонкий капилляр, через который пройдет только сверхтекучая компонента. Однако за счёт того, что при близких к абсолютному нулю температурах теплоёмкость также стремится к нулю, добиться существенных результатов не удалось — за счёт неизбежного нагрева от стенок капилляра и излучения.
За счёт сверхтекучести и достигается аномально высокая теплопроводность жидкого гелия — теплопередача идёт не за счёт теплопроводности, а за счёт конвекции сверхтекучей компоненты в противоток нормальной, которая переносит тепло (сверхтекучая компонента не может переносить тепло). Это свойство открыто в 1938 году П. Л. Капицей.
| Гелия в промежуточном состоянии между этими двумя в природе не существует: либо он при абсолютном нуле, либо он в другом состоянии, нормальном. Гелий в сверхтекучем состоянии не может давить на заслонку, и вообще сверхтекучая жидкость не может производить никакого давления, так как это жидкость, вязкость которой равняется нулю, — мы её динамическими методами обнаружить не можем. |
Второй звук
За счёт одновременного наличия двух фаз в жидком гелии, имеется две скорости звука и специфическое явление — так называемый «второй звук». Второй звук — слабозатухающие колебания температуры и энтропии в сверхтекучем гелии. Скорость распространения второго звука определяется из уравнений гидродинамики сверхтекучей жидкости в двухкомпонентной модели. Если пренебречь коэффициентом теплового расширения (который у гелия аномально мал), то в волне второго звука осциллируют только температура и энтропия, а плотность и давление остаются постоянными. Распространение второго звука не сопровождается переносом вещества.
Второй звук можно также интерпретировать как колебания концентрации квазичастиц в сверхтекучем гелии. В чистом 4He это колебания в системе ротонов и фононов.
Существование второго звука было предсказано теоретически Ландау; расчётное значение равнялось 25 м/с. Фактически измеренное значение составляет 19,6 м/с[4].
Свойства гелия-3
Жидкий гелий-3 — это ферми-жидкость, то есть жидкость, частицы которой являются фермионами. В таких системах сверхтекучесть может осуществляться при определённых условиях, когда между фермионами имеются силы притяжения, которые приводят к образованию связанных состояний пар фермионов — так называемых куперовских пар (эффект Купера).
Куперовская пара обладает целым спином, то есть ведёт себя как бозон; поэтому вещество, состоящее из объединённых в куперовские пары фермионов, может переходить в состояние, подобное бозе-конденсату. Сверхтекучесть такого рода осуществляется для электронов в некоторых металлах и носит название сверхпроводимости.
Аналогичная ситуация имеет место в жидком 3He, атомы которого имеют спин ½ и образуют типичную квантовую ферми-жидкость. Свойства жидкого гелия-3 можно описать как свойства газа квазичастиц-фермионов с эффективной массой примерно в 3 раза большей, чем масса атома 3He. Силы притяжения между квазичастицами в 3He очень малы, лишь при температурах порядка нескольких милликельвинов в 3He создаются условия для образования куперовских пар квазичастиц и возникновения сверхтекучести. Открытию сверхтекучести у 3He способствовало освоение эффективных методов получения низких температур — эффекта Померанчука и магнитного охлаждения. С их помощью удалось выяснить характерные особенности диаграммы состояния 3He при сверхнизких температурах.
Переход нормальной ферми-жидкости в фазу А представляет собой фазовый переход II рода (теплота фазового перехода равна нулю). В фазе A образовавшиеся куперовские пары обладают спином 1 и отличным от нуля моментом импульса. В ней могут возникать области с общими для всех пар направлениями спинов и моментов импульса. Поэтому фаза А является анизотропной жидкостью. В магнитном поле фаза А расщепляется на две фазы (A1 и A2), каждая из которых также является анизотропной. Переход из сверхтекучей фазы А в сверхтекучую фазу В является фазовым переходом I рода с теплотой перехода около 1,5·10−6 дж/моль. Магнитная восприимчивость 3He при переходе А→В скачком уменьшается и продолжает затем уменьшаться с понижением температуры. Фаза В является, по-видимому, изотропной.
Хранение и транспортировка
Как и другие криожидкости, гелий хранят в сосудах Дьюара. Гелий в них всегда хранится под небольшим давлением — за счёт естественного испарения жидкости. Это позволяет в случае небольшой негерметичности не допустить загрязнения гелия. Избыточное давление стравливается через клапан. На практике, так как гелий достаточно дорог, то, чтобы не выпускать газ в атмосферу, на головной части дьюара размещается соединительная часть для подсоединения дьюара к гелиевой сети, по которой газообразный гелий собирается для повторного использования. Как правило, на этом же узле крепится манометр для контроля давления и аварийный клапан.
Гелиевые дьюары переворачивать нельзя, для переливания содержимого применяют специальные сифоны.
Гелий имеет очень низкую теплоту испарения (в 20 раз меньше, чем у водорода), но зато высокую теплопроводность. Поэтому к качеству теплоизоляции гелиевых дьюаров предъявляются высокие требования. При повреждении вакуумной изоляции жидкость так бурно вскипает, что дьюар может взорваться. Как правило, для снижения потерь гелия на испарение используется «азотная рубашка» — непосредственно в вакуумной полости сосуда Дьюара расположена ещё одна оболочка, которая охлаждается кипящим жидким азотом (температура 77 К). За счёт этого удается существенно сократить теплообмен между гелием и атмосферой.
Жидкий гелий перевозят в специальных транспортных сосудах, выпускаемыми промышленно. В СССР и позднее в России выпускались сосуды типа СТГ-10, СТГ-25, СТГ-40 и СТГ-100 ёмкостью 10, 25, 40 и 100 литров, соответственно. Эти сосуды широко используются в российских лабораториях и в настоящее время. Сосуды с жидким гелием должны транспортироваться и храниться в вертикальном положении.
Применение жидкого гелия
Жидкий гелий применяется в качестве хладагента для получения и поддержания низких и сверхнизких температур (в основном в научных исследованиях):
- охлаждение сверхпроводящих магнитов в различных научных, технических и медицинских устройствах, к примеру:
- использование в криостатах растворения[прояснить];
- криогенные электрические машины[прояснить].
Примечания
Ссылки
Научно-популярные ресурсы
Книги, обзорные статьи
- Сверхтекучий 3He: ранняя история глазами теоретика — нобелевская лекция Э. Дж. Леггетта, УФН, т. 174, № 11, 2003 г.
- Воловик Г., «Universe in a helium droplet», Oxford University Press, 2004, 529 стр., книга доступна на сайте автора (PDF, 3,5 Мб).
ru-wiki.org
Гелий температура плавления - Справочник химика 21
Температура плавления гелей зависит от концентрации [c.382]
Вследствие относительно большего размера атома (молекулы) аргон более склонен к образованию межмолекулярных связей, чем гелий и неон. Поэтому аргон в виде простого вещества характеризуется несколько более высокими температурами плавления (—189,3°С) и кипения (—185,9°С). Он лучше адсорбируется. Твердый аргон имеет кубическую гранецентрированную решетку. [c.611]
Из экспериментальных значений атомных функций распределения для многих моноатомных жидкостей вычислены координационные числа, которые несколько отличаются от аналогичных величин для твердой фазы. Для большинства простых веществ плавление сопровождается увеличением объема и координационные числа в жидкой фазе меньше, чем в кристаллической, У некоторых элементарных веществ (висмут, германий) плавление сопровождается уменьшением объема, В этом случае координационное число в жидкой фазе больше, чем Б кристалле. Сказанное подтверждается следующими данными, где сопоставлены (п ж) координационные числа в кристалле и в жидкой фазе для области температур, близкой к температуре плавления гелий (12 8,4), неон (12 8,6), аргон (12 10,5), ксенон (12 8,5), литий (14 [c.229]
Из таблицы видно, что при обычных условиях температуры и давления все инертные элементы в виде простых веществ газообразны. Самая низкая температура кипения у гелия. Это вообще наиболее трудно сжижаемое вещество. При испарении жидкого гелия достигается температура, близкая к абсолютному нулю. В связи с этим гелием пользуются в криогенной технике для получения очень низких температур. Гелий—единственное рабочее тело в газовых термометрах, пригодное для измерения температур ниже Г К- Температуры плавления и кипения других инертных веществ закономерно повышаются от гелия к радону. [c.538]
Самой низкой температурой плавления —272,1° С (25 атм) обладает инертный газ гелий самой высокой +3845° С — углерод. [c.100]
Инертные газы характеризуются чрезвычайно низкими температурами плавления и кипения, повышающимися от гелия к радону, [c.634]
Инертные газы представляют собой вещества с относительно-очень низкими температурами плавления и кипения. Температура плавления гелия лежит близко от абсолютного нуля. По мере роста атомных масс температура плавления и кипения инертных газов повышается и у радона 4ип достигает —61,9°С. [c.198]
Вещества находятся в кристаллическом состоянии при температурах от О К до некоторого значения зависящего от давления (однако, чтобы заметно изменить Тцл, нужны весьма высокие давления). Температура плавления для различных веществ меняется в широких пределах в зависимости от характера взаимодействий в системе. Единственное вещество, которое при атмосферном давлении остается жидким вплоть до абсолютного нуля, — гелий, особые свойства которого находят объяснение в свете квантовой статистической теории. Кристаллизация гелия происходит только при высоком давлении (при р = 2,5 МПа Г р ет = 1,5 К). [c.310]
В свободном состоянии большинство металлоидов существует в форме молекул. В одних случаях эти молекулы одноатомны (благородные газы) или двухатомны (N2, Рг, СЬ), в других — достигают гигантских размеров (в случае, например, бора и алмаза). Температуры плавления металлоидов охватывают широкий диапазон значений. Самая высокая температура плавления у углерода ( — 4000 К), самая низкая — у гелия (1 К). [c.402]
Температуры плавления и кипения инертных элементов очень низки (см. табл. 30). В жидком состоянии гелий образует две модификации гелий I и гелий II. Последний проявляет сверхтекучесть , вязкость его в раз меньше вязкости газообразного водорода. [c.403]
Тетрахлорид восстанавливают в атмосфере аргона или гелия в реторте из нержавеющей стали. Реторту помещают в печь с тремя зонами нагрева. Крышку реторты герметизируют гидравлическим затвором из сплава Pb-Sb (247°), предотвращающим разрушение аппарата при резком повышении давления из-за нарушения хода процесса. В нижней части реторты устанавливают стальной тигель, заполненный магнием, количество которого берут с избытком 10—20%. В нижней зоне печи поддерживают температуру 825—875°, т. е. выше температуры плавления Mg и Mg . Температура в верхней зоне 300—350°. [c.349]
Гелий — квантовая жидкость (ему посвящена следующая глава). Строение других жидких инертных газов изучалось дифракционными методами неоднократно. Особенно подробно был исследован жидкий аргон. О результатах этих работ говорилось в гл. VI. Координационные числа атомов инертных газов, приводимые в литературе, различаются на 20—30%. Расхождения объясняются неточностями эксперимента и неоднозначностью способа расчета координационных чисел. Наиболее достоверные значения 2 жидких инертных газов около температуры плавления, по-видимому, близки к 8. Это значение координационного числа в сочетании с данными о росте объема при плавлении, приведенными в табл. 29, может быть истолковано с помощью модели хаотически распределенных сфер, изученной Д. Берналом и С. Кингом. Вместе с тем вопрос о строении жидких инертных газов пока еще [c.224]
Температуры плавления и кипения гелия близки к наинизшему возможному пределу охлаждения вещества — температуре абсолютного нуля. Она лежит при —273,15°С (точно) [c.38]
Исключение составляет гелий (Не ), который переходит в твердое состояние только при повышенных Р > 25 ат) давлениях. При = 30 ат температура плавления твердого гелия 1,8 К- [c.59]
Валентный слой атома аргона, как и неона, содержит восемь электронов. Вследствие большой устойчивости электронной структуры атома (энергия ионизации 15,76 эВ) соединения валентного типа для аргона не получены. Имея относительно больший размер атома (молекулы), аргон более склонен к образованию межмолекулярных связей, чем гелий и неон. Поэтому аргон в виде простого вещества характеризуется несколько более высокими температурами плавления (—184,3 °С) и кипения (—185,9 °С). Он лучше адсорбируется. [c.540]
В книге, состоящей из 40 глав, основное место, естественно, уделяется описанию различных методов исследования полимеров. Представлены все методы определения молекулярных весов полимеров, их молекулярновесового распределения, обсуждаются разнообразные спектральные методы, применяющиеся для анализа строения и структуры гомо- и сополимеров УФ-, ИК-, КР-спектро-скопия, эмиссионная спектроскопия, спектроскопия ЯМР, масс-спектроскопия, спектроскопия ЭПР, нейтронное рассеяние, аннигиляция позитронов. Ряд глав посвящен хроматографическим методам, таким, как газовая и жидкостная хроматография, в том числе и при высоких давлениях, тонкослойная хроматография, ионообменная хроматография, ситовая хроматография, включая гель-про-никающую хроматографию, хроматография с обращением фаз. Методы анализа структуры полимеров обсуждаются при рассмотрении электронной микроскопии, рентгеноструктурного анализа, дифракции электронов и ряда других методов. Физические свойства полимеров оцениваются с помощью таких методов, как дилатометрия, определение температур плавления и стеклования полимеров, их электрических характеристик, анизотропии, диффузии и поверхностного натяжения. Представлены также методы исследования различных видов деструкции полимеров. [c.6]
По строению электронной оболочки атомов к металлам относят все s-элементы, кроме водорода и гелия, все d- и f-элементы и ряд р-элементов — алюминий, олово, свинец и др. Металлы в конденсированном (жидком или твердом) состоянии обладают способностью к отражению света, высокой тепло- и электропроводностью, пластичностью и текучестью. Они имеют сравнительно высокие температуры плавления и кипения. Эти специфические свойства металлов объясняются наличием у них особого типа химической связи, получившей название металлической связи. Атомы металлов содержат на внешнем энергетическом уровне небольшое количество электронов, которые достаточно слабо связаны со своим ядром, В то же время атомы металлов имеют много свободных валентных орбиталей. Эти орбитали отдельных атомов перекрываются друг с другом, обеспечивая электронам способность свободно перемещаться между ядрами во всем объеме металла. Следовательно, в кристаллической решетке металлов электроны обобществлены. Они непрерывно перемещаются между положительно заряженными ионами, которые расположены в узлах кристаллической решетки. При этом сравнительно небольшое число обобществленных электронов ( электронного газа ) связывает большое число ионов, [c.116]
Температура плавления углеводородов в зависимости от молекулярной массы и строения изменяется от -182,5°С для метана до +80°С для парафиновых углеводородов. Из неуглеводородных компонентов, присутствующих в газах и нефти, следует отметить температуру плавления углекислоты и воды - соответственно -56,5°С и 0°С. Присутствие углекислоты и влаги в газе в низкотемпературных процессах, таких как производство гелия, сжиженного газа, этана, вызывает образование отложений твердой углекислоты на стенках трубопроводов и теплообменных трубок, что приводит к их забивке. [c.31]
Пикнометрические измерения плотности дали величину 2,537 0,003 г/сж . При нагреве на воздухе (на платиновом листке) AlBio сохранял свой обычный вид примерно до 700°. Затем начинала образовываться белая игольчатая фаза. Кристаллы AlBio исследовались при высоких температурах для определения точки плавления. Они нагревались в тиглях из нитрида бора в атмосфере гелия. Температура плавления оказалась равной 2000—2100 . По данным [80], она составляет 2423 50°. В работе [81] отмечается, что А1Вю существует в интервале температур 1660—1850°. [c.25]
Охлаждая сжиженные газы быстрым яопареяием под уменьшенным давлением, можно их получить в твердом виде. Твердый гелий (температура плавления —272,0° С) получил Кизо1М (1926). Для получения твердого СОз достаточно выпускать жидкость, из баллона в мешок яз кисея. Быстрое яспаренж вызывает застывание в снегоподобную массу (температура плавления —57°). [c.148]
Вандерваальсовы связи в молекулярных кристаллах и жидкостях обычно тем сильнее, чем больше размеры атомов и молекул. Например, при переходе к благородным газам с большими порядковыми номерами прочность вандерваальсовой связи также возрастает это видно из сопоставления кривых потенциальной энергии для систем Не—Не и Аг—Аг, которое проводится на рис. 14-14. Притяжение между более тяжелыми атомами возрастает главным образом по той причине, что внешние электроны в них удерживаются менее прочно, и это делает возможным появление больших мгновенных и индуцированных диполей. Возрастание вандерваальсовых сил объясняет факт плавления твердого аргона при температуре — 184°С (т.е. 89 К), которая значительно выше, чем температура плавления твердого гелия. [c.616]
Измерения проводили в интервале температур 50-110°С, что обусловлено температурой плавления кристаллов кар-бамидаПЗЗ °С). ь опытах использовали чистые кристаллы карбамида, и качестве образцов для исследования были взяты нормальные углеводороды от Сд до 023, ароматические бензол, толуол, этилбензол, псевдокумол, бутилбензол, о-ксилол, а также 2,4-метилгексан. Перед каждым опытом пропускали гелий. При этом объем, удерживаемый на кристаллах, был равен нулю. Экспериментальные данные об удельных объемах, удерживаемых на чистых кристаллах карбамида (фракция 0,03-0,315 мм), приведена в табл.2.3. [c.47]
Нефть содержание % температура плавления "С серы азота смол серно- кислот- ных смол силнка геле- вых асфальте нов Коксуе- мость % Золь- ность % 23- 200 °С 28-350 С [c.140]
Значительная роль в процессах структурообразования в растворах желатины принадлежит гидрофобным взаимодействиям . Фазовые диаграммы желатина - вода характеризуются ВКТР, При охлаждении концентрированные растворы желатины застудневают. Основными характеристиками качества желатины являются вязкость разбавленных и концентрированных растворов, прочность гелей (студней), температура гелеобразования и температура плавления геля, определяемые в стандартных условиях. [c.382]
Свойства. Благородные газы - бесцветные газообразные при комнатной темпера ре вещества. Конфигурация внешнего электронного слоя атомов гелия li, остальных элементов подгруппы VI11A - пл лр. Завершенностью электронных оболочек объясняется одноатомность молекул благородных газов, весьма малая их поляризуемсхггь, низкие температуры плавления и кипения, небольшие значения теплот плавления и парообразования, химическая инертность. В ряду Не - Rn физические свойства изменяются симбатно росту их атомной массы наблюдающийся при этом параллелизм в изменении родственных свойств приводит к простым зависимостям (рис. 3.60). [c.472]
Свойства полиамидов и области их применения. Полиамиды— твердые роговидные полимеры с высокой температурой плавления (например, 218°С у капрона, 264°С у найлона). Высокая температура плавления объясняется значительным процентом кристаллической фазы и образованием водородных связей между цепями (рис. 66, а). Полиамиды обладают хорошими механическими свойствами. Они весьма стойки к истиранию и отличаются высокой разрывной прочностью (700—750 кгс1см ). Плотность 1,14. Полиамиды регулярного строения очень стойки к действию обычных растворителей. Только сильно полярные соединения, такие, как фенол, крезолы, муравьиная кислота, растворяют полиамиды такого типа. Смешанные полиамиды растворяются при нагревании в низших алифатических спиртах (метиловом, этиловом) в смеси с небольшими количествами воды (от 10 до 20%). При остывании и хранении растворы смешанных полиамидов преврашаются в гелеобразную массу. При нагревании гель можно снова превратить в прозрачный раствор. [c.236]
Восстанавливают Ti в герметичном стальном реакторе (реторте) в атмосфере аргона или гелия (рис. 82). В реактор заливают расплавленный магний и при 800° сверху подают жидкий Ti li. Температурный интервал, в котором проводится восстановление, невелик нижний предел— температура плавления Mg (714°), верхний предел обусловлен следующим. Титан, взаимодействуя с материалом реторты — железом, образует эвтектический сплав с т. пл. 1085°. При 1085° реактор проплавляется, выше 900° усиливается загрязнение титана железом, которое переносится через газовую фазу хлоридом железа (II), образующимся при взаимодействии Ti l со стенками реторты и расплавленным магнием, растворяющим металлическое железо. При 900° растворимость железа в магнии равна 0,17%. Вследствие экзотермич-ности реакций температура повышается до 1400°. Такая температура допустима только в центральной зоне реактора, у стенок же не должна превышать намного 900°. Поэтому реактор охлаждают воздухом. [c.270]
Существование устойчивых гидратов неполярных молекул в гораздо большей мере обусловлено их ячеистой структурой, чем образованием связей. Подобные гидраты распадаются при температурах, превышающих температуру плавления льда. Строение этих веществ объясняется следующим образом ячеистая структура льда (см. рис. 8.21) способна захватывать молекулы других веществ, которые достаточно велики, чтобы не проскакивать сквозь довольно узкие окна из одной ячейки в другую. Метан СН4 образует гидраты, но этан С2Н6 не дает их, поскольку его молекулы слишком велики, чтобы встраиваться в ячейки структуры льда. В то же время ксенон образует гидраты, а гелий не образует, поскольку его атомы слишком малы и проскакивают из одной ячейки структуры льда в другую, не удерживаясь в ней. [c.144]
МЛ (4,45 лгмоля) триизобутилалюминия в 10 мл сухого бензола (примечание 9) и 150 мл (100 г) изопрена (примечания 10 и 11). Сосуд закрывают, интенсивно встряхивают в руках несколько раз и затем помещают в баню при 50° на 6 час при перемешивании или встряхивании (примечание 12) После этого сосуд охлаждают до комнатной температуры, выделяют сильно набухший полимер (примечание 13), размельчают его и заливают 1 л метанола, содержащим 2 г фенольного антиоксиданта. Затем полимерную массу раздергивают в среде метанола и антиоксиданта, после чего заливают свежей порцией метанола с антиоксидантом и оставляют набухать в течение нескольких часов, фильтруют и сушат в вакуумном сушильном шкафу при 40°. Выход гронс-полиизопрена 90— 100г (90—100%). Рентгенограмма полученного полиизопрена идентична с рентгенограммой природной ба-латы температуры плавления, определенные дилатометрически, составляют соответственно 56 и 64°. ИК-спектр синтетического полимера почти полностью совпадает с ИК-спектром природной балаты, правда в спектре полимера иногда присутствуют полосы поглощения 1,4-формы. Полученный полимер обычно содержит некоторое количество гель-фракции, которую можно удалить вальцеванием в течение нескольких минут при температуре ПО—130°. После вальцевания полимер полностью растворим в бензоле, а молекулярный вес его значительно больше, чем молекулярный вес балаты. Удельная вязкость в бензоле при 30° составляет 3—5 по сравнению с 0,8—1,0 для природной балаты. Вязкость по Муни при 100° равна 80—100 по сравнению с 10—20 для природной балаты. [c.64]
Кроме того, вязкость прогеля и геля зависит от характера присутствующих анионов и соответствует так называемой серии Гофмайстера (SOi хлористый натрий снижает вязкость геля, но повышает температуру плавления [2]. [c.520]
Раствор комплекса ПВС — иод с концентрацией выше 10% (масс.) образует при комнатной температуре гель. Тиксотропные гели получают охлаждением нагретых смесей водных растворов ПВС, иода и иодистых солей в присутствии веществ, способных образовывать лабильные связи между цепями ПВС, например, борной кислоты. Температура плавления и застывания гелей зависит от молекулярной массы ПВС, его структуры и соотношения компонентов раствора. При введейии тиксотропного геля в организм образуется своеобразное депо иода, заполняющего пломбируемую область и постепенно рассасывающегося после оказания лечебного действия. Такие гели ПВС — иод — Н3ВО3 представляют интерес для пломбирования труднозаживающих полостей, куда они вводятся через иглу шприца при температуре выше температуры застывания геля [160, с. 111]. [c.162]
Переработка пластизолей в различные изделия происходит при нагревании с большой скоростью повышения температуры. При этом вязкость золя сначала снижается, затем, пройдя минимум, повышается до потери текучести. Температура, при которой золь теряет текучесть и превращается в гель, называется температурой желатинизации. При дальнейшем нагревании гель сначала становится хрупким, потом при повышении температуры его прочность постепенно повышается, а поверхность становится глянцевой. Температура, при которой прочность геля достигает определенного уровня, называется температурой плавления [68]. Снижение начальной вязкости пластизоля при повышении температуры соответствует уменьшению вязкости пластификатора (дисперсионной среды). [c.266]
В ионных гидридах связь между атомом металла и водородом ионная, причем водород образует здесь отрицательный ион H , принимая на ls-орбиталь дополнительный электрон, в результате чего он приобретает конфигурацию электронов инертного газа гелия. В этом отношении поведение атома водорода в гидридах щелочных и щелочноземельных металлов похоже на поведение атомов галогенов в галогенидах с теми же металлами. По физическим свойствам и по строению кристаллических решеток ионные гидриды также схожи с соответствующими галогенидами. Например, гидриды щелочных металлов кристаллизуются по типу каменной соли (Na l),, образуя типично ионную решетку, в которой каждый ион щелочного металла окружен шестью ионами водорода, а каждый ион водорода — шестью ионами щелочного металла. Как и вообще вещества с ионными решетками, ионные гидриды имеют сравнительно высокие температуры плавления. [c.178]
chem21.info
