Helyum soy gazlar grubuna aittir. Sıvı helyum dünyadaki en soğuk sıvıdır. Bu toplu halde, süperakışkanlık ve süperiletkenlik gibi bir dizi benzersiz özelliğe sahiptir. Özellikleri hakkında daha sonra daha fazlasını öğreneceğiz.
Helyum gazı
Helyum, Evrende gaz halinde yaygın olarak dağılmış basit bir maddedir. Mendeleev'in periyodik tablosunda ikinci sıradadır ve hidrojenden hemen sonradır. İnert veya soy gazları ifade eder.
Öğe "O" olarak belirlenmiştir. Eski Yunancadan, adı "Güneş" anlamına gelir. İlk başta metal olduğu varsayıldı. Ancak, bunun bir monatomik gaz olduğu ortaya çıktı. Helyum ikinci en hafif kimyasaldır ve tatsız, renksiz ve kokusuzdur. En düşük kaynama noktasına sahiptir.
Normal şartlar altında ideal bir gazdır. Gaz halinde olmasının yanı sıra katı ve sıvı halde olma özelliğine sahiptir. Eylemsizliği, diğer maddelerle aktif olmayan etkileşimde kendini gösterir. Suda pratik olarak çözünmez. Endüstriyel amaçlar için, doğal gazdan safsızlıklardan ayrıştırılarak çıkarılır.güçlü soğutma kullanma.
Gaz insanlar için tehlikeli olabilir. Havadaki konsantrasyonundaki bir artış, tıpta oksijen açlığı olarak adlandırılan kanda oksijen eksikliğine yol açar. Büyük miktarlarda yutulduğunda kusmaya, bilinç kaybına ve bazen ölüme neden olur.
Helyumun sıvılaştırılması
Herhangi bir gaz, belirli koşullar altında sıvı bir kümelenme durumuna geçebilir. Sıvılaştırma, endüstride ve bilimsel araştırmalarda yaygın olarak kullanılmaktadır. Bazı maddeler için sadece basıncı artırmak yeterlidir. Helyum gibi diğerleri sadece soğutulduğunda sıvı hale gelir.
Gaz sıcaklığı kritik noktanın üzerindeyse, basınç ne olursa olsun yoğuşmaz. Helyum için kritik nokta 5.19 Kelvin, 3He izotopu için 3.35 K'dir.
Sıvı helyum neredeyse mükemmel bir sıvıdır. Yüzey gerilimi, viskozite olmaması ile karakterizedir. Basınç ve sıcaklık değiştirildikten sonra hacmi aynı kalır. Sıvı helyum son derece düşük bir gerilime sahiptir. Madde renksiz ve oldukça akışkandır.
Sıvı helyumun özellikleri
Sıvı halde, helyum zayıf bir şekilde ayırt edilebilir, çünkü ışık ışınlarını zayıf bir şekilde kırar. Belirli koşullar altında, bir kuantum sıvısının özelliklerine sahiptir. Bu nedenle, normal basınçta, -273,15 Santigrat (mutlak sıfır) sıcaklıkta bile kristalleşmez. Bilinen diğer tüm maddeler bu koşullar altında katılaşır.
Sıvı helyumun kaynamaya başladığı sıcaklık -268,9 santigrat derecedir. İzotoplarının fiziksel özellikleri önemli ölçüde değişir. Örneğin, helyum-4 4.215 K'da kaynar.
2, 172 Kelvin ve altındaki sıcaklıklarda faz geçişleri ile karakterize edilen bir Bose sıvısıdır. He II fazı, aşırı akışkanlık ve süper termal iletkenlik ile karakterize edilir. Fazın altındaki sıcaklıklarda, sıvıda iki ses hızının ortaya çıkması nedeniyle He I ve He II aynı anda meydana gelir.
Helyum-3 bir Fermi sıvısıdır. 3.19 Kelvin'de kaynar. Bir izotop, ancak parçacıkları arasında yeterli çekim olduğunda çok düşük sıcaklıklarda (birkaç millikelvin) süperakışkanlık elde edebilir.
Helyum aşırı akışkanlığı
Bilim, aşırı akışkanlık kavramının çalışmasını Akademisyenler S. P. Kapitsa ve L. D. Landau'ya borçludur.
Akademisyen, helyumun sıcaklığı 2, 172 K'nin altına düştükten sonra, maddenin normal hal fazından helyum-II adı verilen tamamen yeni bir faza geçtiği sonucuna varmıştır. Bu aşamada madde kılcal damarlardan ve dar deliklerden en ufak bir sürtünme olmadan geçer. Bu duruma "aşırı akışkanlık" denir.
1941'de Landau L. D. sıvı helyumun özelliklerini incelemeye devam etti ve aşırı akışkanlık teorisini geliştirdi. Açıklamakbunu, uyarımların enerji spektrumu kavramını uygulayarak kuantum yöntemlerle aldı.
Helyum uygulamaları
Helyum elementi 1868'de Güneş'in spektrumunda keşfedildi. Dünya'da 1895'te William Ramsay tarafından keşfedildi, ardından uzun süre çalışıldı ve ekonomik alanda kullanılmadı. Endüstriyel aktivitede, Birinci Dünya Savaşı sırasında hava gemileri için yakıt olarak kullanılmaya başlandı.
Gaz, gıda endüstrisinde, metallerin eritilmesinde ambalajlama için aktif olarak kullanılmaktadır. Jeologlar bunu yerkabuğundaki hataları tespit etmek için kullanırlar. Sıvı helyum esas olarak ultra düşük sıcaklıkları muhafaza edebilen bir soğutucu olarak kullanılır. Bu özellik bilimsel araştırma için gereklidir.
Soğutucu sıvı, kriyojenik elektrikli makinelerde, taramalı tünelleme mikroskoplarında, tıbbi NMR tomografi cihazlarında, yüklü parçacık hızlandırıcılarda kullanılır.
Sonuç
Helyum, diğer maddelerle etkileşimde düşük aktivite sergileyen inert veya asil bir gazdır. Kimyasal elementlerin periyodik tablosunda hidrojenden sonra ikinci sıradadır. Doğada madde gaz halindedir. Belirli koşullar altında, diğer kümelenme durumlarına geçebilir.
Sıvı helyumun ana özelliği, aşırı akışkanlığı ve sıcaklık mutlak sıfıra ulaşsa bile normal basınçta kristalleşememesidir. Bir maddenin izotoplarının özellikleri aynı değildir. Onların kritiksıcaklıkları, kaynama koşulları ve parçacıklarının dönüşleri.
