Ang
Helium ay kabilang sa pangkat ng mga noble gas. Ang likidong helium ay ang pinakamalamig na likido sa mundo. Sa pinagsama-samang estado na ito, mayroon itong ilang natatanging tampok, tulad ng superfluidity at superconductivity. Malalaman natin ang higit pa tungkol sa mga pag-aari nito sa ibang pagkakataon.
Helium gas
Ang
Helium ay isang simpleng substance na malawakang ipinamamahagi sa Uniberso sa isang gas na estado. Sa periodic table ng Mendeleev, siya ang pangalawa at kaagad pagkatapos ng hydrogen. Ito ay tumutukoy sa inert o noble gases.
Ang elemento ay itinalaga bilang "Siya". Mula sa sinaunang Griyego, ang pangalan nito ay nangangahulugang "Araw". Sa una ay ipinapalagay na ito ay metal. Gayunpaman, ito ay naka-out na ito ay isang monatomic gas. Ang helium ay ang pangalawang pinakamagaan na kemikal at walang lasa, walang kulay at walang amoy. May pinakamababang kumukulo.
Sa ilalim ng normal na mga kondisyon, ito ay isang perpektong gas. Bilang karagdagan sa gas, ito ay may kakayahang maging solid at likido. Ang inertness nito ay makikita sa hindi aktibong pakikipag-ugnayan sa iba pang mga sangkap. Ito ay halos hindi matutunaw sa tubig. Para sa mga layuning pang-industriya, ito ay nakuha mula sa natural na gas, na naghihiwalay mula sa mga impurities na maygamit ang malakas na paglamig.
Ang gas ay maaaring mapanganib sa mga tao. Ang pagtaas ng konsentrasyon nito sa hangin ay humahantong sa kakulangan ng oxygen sa dugo, na sa gamot ay tinatawag na oxygen starvation. Kapag natutunaw sa maraming dami, nagdudulot ito ng pagsusuka, pagkawala ng malay, at kung minsan ay kamatayan.
Liquefaction ng helium
Anumang gas ay maaaring mapunta sa isang likidong estado ng pagsasama-sama sa ilalim ng ilang mga kundisyon. Ang liquefaction ay karaniwang ginagamit sa industriya gayundin sa siyentipikong pananaliksik. Para sa ilang mga sangkap, sapat na upang madagdagan lamang ang presyon. Ang iba, gaya ng helium, ay nagiging likido lamang kapag pinalamig.
Kung ang temperatura ng gas ay mas mataas sa kritikal na punto, hindi ito mag-condense, anuman ang presyon. Para sa helium, ang kritikal na punto ay 5.19 Kelvin, para sa 3He isotope nito ay 3.35 K.
Ang
Liquid helium ay isang halos perpektong likido. Ito ay nailalarawan sa pamamagitan ng kawalan ng pag-igting sa ibabaw, lagkit. Matapos baguhin ang presyon at temperatura, ang dami nito ay nananatiling pareho. Ang likidong helium ay may napakababang pag-igting. Ang substance ay walang kulay at sobrang likido.
Mga katangian ng likidong helium
Sa likidong estado, ang helium ay hindi gaanong nakikilala, dahil mahina itong nagre-refract sa mga light ray. Sa ilalim ng ilang mga kundisyon, mayroon itong mga katangian ng isang quantum liquid. Dahil dito, sa normal na presyon, hindi ito nag-crystallize kahit na sa temperatura na −273.15 Celsius (absolute zero). Lahat ng iba pang kilalang substance ay tumitigas sa ilalim ng mga kundisyong ito.
Ang temperatura kung saan nagsisimulang kumulo ang likidong helium ay -268.9 degrees Celsius. Ang mga pisikal na katangian ng mga isotopes nito ay malaki ang pagkakaiba-iba. Halimbawa, kumukulo ang helium-4 sa 4.215 K.
Ito ay isang Bose liquid, na nailalarawan sa pamamagitan ng mga phase transition sa temperatura na 2, 172 Kelvin at mas mababa. Ang He II phase ay nailalarawan sa pamamagitan ng superfluidity at superthermal conductivity. Sa mga temperatura sa ibaba ng phase, ang He I at He II ay nangyayari nang sabay-sabay, dahil sa kung saan dalawang bilis ng tunog ang lumilitaw sa likido.
Ang
Helium-3 ay isang Fermi liquid. Ito ay kumukulo sa 3.19 Kelvin. Makakamit lang ng isotope ang superfluidity sa napakababang temperatura (ilang millikelvins) kapag may sapat na atraksyon sa pagitan ng mga particle nito.
Helium superfluidity
Utang ng Science ang pag-aaral ng konsepto ng superfluidity sa Academicians S. P. Kapitsa at L. D. Landau.
Napagpasyahan ng akademya na pagkatapos bumaba ang temperatura ng helium sa ibaba 2, 172 K, ang sangkap ay pumasa mula sa yugto ng normal na estado patungo sa isang ganap na bago, na tinatawag na helium-II. Sa yugtong ito, ang sangkap ay dumadaan sa mga capillary at makitid na butas nang walang kaunting alitan. Ang estadong ito ay tinatawag na "superfluidity".
Noong 1941 ipinagpatuloy ni Landau L. D. ang pag-aaral ng mga katangian ng likidong helium at binuo ang teorya ng superfluidity. Ipaliwanagkinuha niya ito sa pamamagitan ng quantum method, inilapat ang konsepto ng energy spectrum ng excitations.
Helium applications
Ang elementong helium ay natuklasan sa spectrum ng Araw noong 1868. Sa Earth, natuklasan ito ni William Ramsay noong 1895, pagkatapos nito ay pinag-aralan ng mahabang panahon at hindi ginamit sa larangan ng ekonomiya. Sa aktibidad na pang-industriya, nagsimula itong gamitin bilang panggatong para sa mga airship noong Unang Digmaang Pandaigdig.
Ang
Gas ay aktibong ginagamit para sa packaging sa industriya ng pagkain, sa pagtunaw ng mga metal. Ginagamit ito ng mga geologist upang makita ang mga fault sa crust ng lupa. Ang likidong helium ay pangunahing ginagamit bilang isang nagpapalamig na may kakayahang mapanatili ang napakababang temperatura. Ang property na ito ay kailangan para sa siyentipikong pananaliksik.
Ginagamit ang coolant liquid sa mga cryogenic electric machine, sa pag-scan ng tunneling microscope, sa mga device ng medical NMR tomographs, sa charged particle accelerators.
Konklusyon
Ang
Helium ay isang inert o noble gas na nagpapakita ng mababang aktibidad sa pakikipag-ugnayan sa iba pang mga substance. Sa periodic table ng mga elemento ng kemikal, ito ay nasa pangalawang lugar, sa likod ng hydrogen. Sa kalikasan, ang bagay ay nasa gas na estado. Sa ilalim ng ilang partikular na kundisyon, maaari itong pumunta sa ibang mga estado ng pagsasama-sama.
Ang pangunahing tampok ng liquid helium ay ang superfluidity at kawalan ng kakayahang mag-kristal sa normal na presyon, kahit na ang temperatura ay umabot sa ganap na zero. Ang mga katangian ng isotopes ng isang sangkap ay hindi pareho. Ang kanilang kritik altemperatura, ang kanilang mga kondisyon ng pagkulo, at ang mga pag-ikot ng kanilang mga particle.
