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氦气与液氦的化学性质以及行业应用

氦气与液氦的化学性质以及行业应用

分类:
气体知识
发布时间:
2020/03/12 16:16
氦气是最不活泼的元素,而且极难液化。氦的应用主要是作为保护气体、气冷式核反应堆的工作流体和超低温冷冻剂等等。氦气在卫星飞船发射、导弹武器工业、低温超导研究、半导体生产等方面具有重要用途。在室温和大气压力下,氦是无色、无味的气体,也是人类发现临界温度最低的物质。
 
气球和飞艇
氦气曾被用来当做热气球和飞艇的驱动力,氦气的密度要比空气小得多,所以如果往气球和飞艇里充入氦气,气球和飞艇会冉冉升起,让我们不用坐飞机也能实现飞到空中的梦想。因为氢气和空气混合后会爆炸,所以氢气球和氢气飞艇并不安全。氢气飞艇曾经被当做大型载人飞行器使用,热气球和热气飞艇还是比较安全的,而且飞行一次的花费也比较便宜。
工业氦气
工业氦气
人造空气
潜水员常常要使用氦气和氧气混合而成的人造空气。这是因为在水下的高压环境下,氮气会溶解在血液中,当潜水员上浮的时候压力减小,血中的氮气便纷纷逸出,形成气泡堵塞血管,使潜水员患上极为难受的“减压症”。氦气在高压下也难溶于水,所以用它来代替氮气就可以解决这个问题。不过如果我们没有氦气,我们还可以用氖气—它在高压下也难溶于水。
 
保护气
氦气在电焊、硅晶片生产中还可以用做保护气,它可以隔绝氧气,避免电焊工件、单质硅和氧气发生讨厌的化学反应。据有关部门统计,2000年美国消耗的所有氦气中,有18%用在了焊接上,还有16%用作其他工业的保护气。不过如果没有氦气,氩气一样可以出色地完成服务,而且还便宜得多。
高纯氦气
高纯氦气
低温超导技术
要说缺乏氦气最严重的后果,也无非是严重阻碍低温技术的应用,其中受到最大影响的就是低温超导技术了。现在已知所有的超导材料都要在-130℃以下的低温中才能表现出超导特性,其中应用最广泛的那几种更是需要比液氢的沸点还低的转变温度,这时候只有液氦能比较简便地实现这样的极低温。
 
虽然我们完全可以用别的办法实现同样的低温,但都不如液氦实惠。显然,假如我们没有氦,低温超导技术的普及就会受到严重的阻碍;低温超导技术如果不能普及,医院就会用不起核磁共振成像仪,它需要超导材料制造强磁场。