Հելիումը պատկանում է ազնիվ գազերի խմբին։ Հեղուկ հելիումն աշխարհի ամենացուրտ հեղուկն է։ Այս ագրեգատային վիճակում այն ունի մի շարք եզակի առանձնահատկություններ, ինչպիսիք են գերհոսքը և գերհաղորդականությունը: Նրա հատկությունների մասին ավելի ուշ կիմանանք։
հելիում գազ
Հելիումը պարզ նյութ է, որը լայնորեն տարածված է Տիեզերքում գազային վիճակում: Մենդելեևի պարբերական համակարգում նա երկրորդն է և ջրածնից անմիջապես հետո։ Այն վերաբերում է իներտ կամ ազնիվ գազերին։
Տարրը նշանակված է որպես «Նա»: Հին հունարենից նրա անունը նշանակում է «Արև»: Սկզբում ենթադրվում էր, որ դա մետաղ է։ Սակայն պարզվեց, որ սա միատոմ գազ է։ Հելիումը երկրորդ ամենաթեթև քիմիական նյութն է և անհամ է, անգույն և առանց հոտի: Ունի ամենացածր եռման կետը։
Նորմալ պայմաններում իդեալական գազ է։ Բացի գազայինից, այն ունակ է լինել պինդ և հեղուկ վիճակում։ Նրա իներտությունը դրսևորվում է այլ նյութերի հետ ոչ ակտիվ փոխազդեցությամբ։ Այն գործնականում չի լուծվում ջրում։ Արդյունաբերական նպատակներով այն արդյունահանվում է բնական գազից՝ զատելով այն կեղտերիցօգտագործելով ուժեղ սառեցում։
Գազը կարող է վտանգավոր լինել մարդկանց համար. Օդում դրա կոնցենտրացիայի ավելացումը հանգեցնում է արյան մեջ թթվածնի պակասի, ինչը բժշկության մեջ կոչվում է թթվածնային սով։ Մեծ քանակությամբ ընդունելու դեպքում այն առաջացնում է փսխում, գիտակցության կորուստ և երբեմն մահ։
Հելիումի հեղուկացում
Ցանկացած գազ որոշակի պայմաններում կարող է անցնել հեղուկ վիճակի: Հեղուկացումը սովորաբար օգտագործվում է արդյունաբերության մեջ, ինչպես նաև գիտական հետազոտություններում: Որոշ նյութերի համար բավական է պարզապես բարձրացնել ճնշումը։ Մյուսները, օրինակ հելիումը, հեղուկ են դառնում միայն սառչելիս:
Եթե գազի ջերմաստիճանը կրիտիկական կետից բարձր է, այն չի խտանա, անկախ նրանից, թե ինչպիսի ճնշում է: Հելիումի համար կրիտիկական կետը 5,19 Կելվին է, 3He իզոտոպի համար՝ 3,35 Կ։
Հեղուկ հելիումը գրեթե կատարյալ հեղուկ է: Բնութագրվում է մակերեսային լարվածության, մածուցիկության բացակայությամբ։ Ճնշումը և ջերմաստիճանը փոխելուց հետո դրա ծավալը մնում է նույնը: Հեղուկ հելիումը չափազանց ցածր լարվածություն ունի: Նյութը անգույն է և շատ հեղուկ։
Հեղուկ հելիումի հատկությունները
Հեղուկ վիճակում հելիումը վատ է տարբերվում, քանի որ թույլ է բեկում լույսի ճառագայթները։ Որոշակի պայմաններում այն ունի քվանտային հեղուկի հատկություններ։ Դրա շնորհիվ նորմալ ճնշման դեպքում այն չի բյուրեղանում նույնիսկ −273,15 Ցելսիուս (բացարձակ զրո) ջերմաստիճանում։ Բոլոր մյուս հայտնի նյութերը պնդանում են այս պայմաններում։
Ջերմաստիճանը, որում հեղուկ հելիումը սկսում է եռալ, -268,9 աստիճան Ցելսիուս է։ Նրա իզոտոպների ֆիզիկական հատկությունները զգալիորեն տարբերվում են։ Օրինակ, հելիում-4-ը եռում է 4,215 Կ.
Դա Bose հեղուկ է, որը բնութագրվում է փուլային անցումներով 2, 172 Կելվին և ցածր ջերմաստիճաններում: He II փուլը բնութագրվում է գերհոսողությամբ և գերջերմային հաղորդունակությամբ։ Ֆազից ցածր ջերմաստիճանում He I-ը և He II-ը տեղի են ունենում միաժամանակ, ինչի պատճառով հեղուկում հայտնվում է ձայնի երկու արագություն։
Հելիում-3-ը Fermi հեղուկ է: Այն եռում է 3,19 Կելվինով: Իզոտոպը կարող է գերհոսունության հասնել միայն շատ ցածր ջերմաստիճանների դեպքում (մի քանի միլկելվին), երբ նրա մասնիկների միջև բավականաչափ ձգողություն կա:
Հելիումի գերհոսունություն
Գիտությունը գերհոսունության հայեցակարգի ուսումնասիրությունը պարտական է ակադեմիկոսներ Ս. Պ. Կապիցային և Լ. Դ. Լանդաուին:
Ակադեմիկոսը եզրակացրեց, որ այն բանից հետո, երբ հելիումի ջերմաստիճանը իջնում է 2,172 Կ-ից, նյութը նորմալ վիճակի փուլից անցնում է բոլորովին նոր փուլի, որը կոչվում է հելիում-II: Այս փուլում նյութը անցնում է մազանոթներով և նեղ անցքերով՝ առանց նվազագույն շփման։ Այս վիճակը կոչվում է «գերհոսունություն»:
1941 թվականին Landau L. D.-ն շարունակեց ուսումնասիրել հեղուկ հելիումի հատկությունները և մշակեց գերհոսքի տեսությունը։ Բացատրիրնա վերցրեց այն քվանտային մեթոդներով՝ կիրառելով գրգռումների էներգետիկ սպեկտրի հայեցակարգը։
Հելիումի հավելվածներ
Հելիում տարրը հայտնաբերվել է Արեգակի սպեկտրում 1868 թվականին։ Երկրի վրա այն հայտնաբերել է Ուիլյամ Ռեմզեյը 1895 թվականին, որից հետո երկար ժամանակ ուսումնասիրվել է և չի օգտագործվել տնտեսական ոլորտում։ Արդյունաբերական գործունեության մեջ այն սկսեց օգտագործվել որպես վառելիք օդանավերի համար Առաջին համաշխարհային պատերազմի ժամանակ։
Գազը ակտիվորեն օգտագործվում է սննդի արդյունաբերության մեջ փաթեթավորման, մետաղների ձուլման համար։ Երկրաբաններն այն օգտագործում են երկրակեղևի խզվածքները հայտնաբերելու համար: Հեղուկ հելիումը հիմնականում օգտագործվում է որպես սառնագենտ, որն ունակ է պահպանել ծայրահեղ ցածր ջերմաստիճանը: Այս հատկությունն անհրաժեշտ է գիտական հետազոտությունների համար։
Հովացուցիչ հեղուկը օգտագործվում է կրիոգեն էլեկտրական մեքենաներում, թունելային մանրադիտակների սկանավորման, բժշկական NMR տոմոգրաֆների սարքերում, լիցքավորված մասնիկների արագացուցիչներում:
Եզրակացություն
Հելիումը իներտ կամ ազնիվ գազ է, որը ցածր ակտիվություն է ցուցաբերում այլ նյութերի հետ փոխազդեցության դեպքում: Քիմիական տարրերի պարբերական աղյուսակում այն երկրորդ տեղում է՝ զիջելով ջրածնին։ Բնության մեջ նյութը գազային վիճակում է։ Որոշակի պայմաններում այն կարող է անցնել այլ ագրեգացման վիճակների:
Հեղուկ հելիումի հիմնական հատկանիշը նրա գերհոսողությունն է և նորմալ ճնշման տակ բյուրեղանալու անկարողությունը, նույնիսկ եթե ջերմաստիճանը հասնում է բացարձակ զրոյի: Նյութի իզոտոպների հատկությունները նույնը չեն։ Նրանց քննադատականջերմաստիճանը, դրանց եռման պայմանները և դրանց մասնիկների պտույտը։
