Гелий II при температурах выше абсолютного нуля

Долгое время гелий оставался единственным газом, который не поддавался сжижению. Температура кипения жидкого гелия самая низкая и составляла —268,9 °С. При испарении его получена температура всего на несколько десятых градуса выше абсолютного нуля. Эта особенность гелия обусловливает большие потери при испарении жидкого продукта, даже при весьма малом тепло-притоке. Так, для испарения 1 л жидкого гелия требуется лишь 2973 Дж (0,71 ккал). [c.89]

Водород сжижается при 20 К, т. е, при температуре всего на двадцать градусов выше абсолютного нуля , но это не самая низкая температура сжижения. В 80-х годах прошлого века были открыты инертные газы (см разд. Теплота ), и один из этих газов, гелий, сжижается при еще более низкой температуре. [c.122]

Долгое время гелий оставался единственным газом, который не поддавался сжижению. Наконец, в 1908 г. удалось превратить гелий в жидкость, кипящую при температуре —268,9 °С. Прн испарении жидкого гелия была получена температура, всего на несколько десятых градуса выше абсолютного нуля. В 1926 г. гелий был впервые обращен в твердое состояние. Твердый гелий — прозрачное вещество, плавящееся при —271,4 С под давлением 3,0 МПа. [c.669]

Расчеты по формуле (УП1.30) показывают, что для частиц с массой порядка массы протона (и больше) неравенство (У1И.19) выполняется для всех представляющих практический интерес температур и плотностей. Вырождение наступает лишь при очень низких температурах и высоких плотностях. При этих условиях вещества находятся в конденсированном состоянии, межмолекулярные взаимодействия являются весьма интенсивными, так что картина вырождения, определяемая квантовой статистикой идеального газа, затушевывается эффектами, обусловленными взаимодействиями частиц. Единственной молекулярной системой, для которой квантовое вырождение обнаруживается на опыте, является жидкий Не. Сверхтекучесть Не, наблюдаемая при температурах вблизи абсолютного нуля (около 2 К) находит объяснение на основании квантовой статистики бозонов. Особенности гелия связаны с тем, что, во-первых, масса его атома мала и, во-вторых, энергия межмолекулярных взаимодействий для гелия значительно меньше, чем для других систем, так что даже в жидком гелии, при больших плотностях, эффект взаимодействия не меняет качественно картины квантового вырождения, которая должна была бы наблюдаться для идеального газа. Сказанное выше иллюстрируется табл. 4. [c.176]

Относительное постоянство энтропии испарения при переходе от одной жидкости к другой легко понять с точки зрения гипотезы Больцмана о связи энтропии с неупорядоченностью. Превращение жидкости в пар приводит к увеличению неупорядоченности. При критической температуре энтропия испарения равна нулю, потому что жидкость и газ при этой температуре неразличимы и энтальпия испарения равна нулю. Больщинство жидкостей ведет себя одинаково не только при своих критических температурах, но и при температурах, составляющих равные доли критических температур мы уже видели (разд. 3.3), что стандартные точки кипения многих жидкостей составляют примерно равные доли их критических температур. Следовательно, разные жидкости будут иметь приблизительно одинаковую энтропию испарения в точке кипения при условии, что в процессе испарения не происходит ассоциации или диссоциации молекул. Для соединений,подобных воде и спиртам, которые образуют водородные связи (разд. 14.8), энтропия испарения больше 21 кал/(К-моль). Для водорода и гелия, которые кипят лишь немного выше абсолютного нуля, вполне можно ожидать значительных отклонений от этого правила. Уксусная и карбоновые кислоты вообще имеют аномально низкие теплоты испарения, так как их пар содержит димерные молекулы. Для диссоциации димеров в паре на отдельные молекулы необходимо затратить дополнительное количество энергии. [c.100]

Согласно третьему закону термодинамики энтропия жидкой фазы, так же как и твердой, при абсолютном нуле температуры должна обращаться в нуль. В связи с этим приобретает большой интерес вопрос о распределении атомов в жидком гелии, особенно при наиболее низких температурах. Плотность жидкого гелия мала, под давлением насыщенных паров она составляет всего около 0,14 г/мл, что в значительной мере объясняется малой молекулярной массой гелия (заметим, что плотность жидкого водорода примерно в два раза меньше плотности жидкого гелия). Необычна зависимость плотности Не от температуры (рис. 61). Там же представлена температурная зависимость теплоемкости С вдоль линии равновесия жидкость — пар. При температуре 2,173 К и 49,80 10 Па плотность жидкого Не проходит через максимум, после чего функция р = /(Г) резко меняет свое направление, плотность быстро уменьшается. Теплоемкость тоже аномально зависит от температуры. Кривая теплоемкости похожа на греческую букву X. При 2,182 К теплоемкость является разрывной функцией. Здесь в жидком Не происходит фазовый переход второго рода. Температура этого фазового перехода ( Х-точки ) немного снижается при увеличении давления. Жидкую фазу при температурах, соответствующих Х-точкам и ниже, принято называть гелий II . Жидкая фаза при температурах, лежащих выше Х-точек, названа гелий 1 . [c.229]

Основные положения. Температура, выше которой газ не сжижается независимо от увеличения давления, называется критической температурой. Значения критических температур мйо-гих газов приводятся в справочных таблицах. Только некоторые газы могут быть переведены в жидкость при обычной (комнатной) температуре. Такие газы, как кислород, азот, неон, водород, гелий, имеющие очень низкую критическую тем пературу, могут быть сжижены лишь при температуре, приближающейся к абсолютному нулю, т. е. путем применения методов глубоко го охлаждения. [c.696]

Вспомним, что температура кипения (сжижения) благородных газов очень низка у самого тяжелого из известных — радона она равна —65°С, у самого легкого— гелия —269°С, т. е. лежит почти у абсолютного нуля. Выше соответствующих температур благородные газы существуют в атомарно-дисперсном состоянии в газовой фазе. [c.71]

Инертные газы не реагируют даже с наиболее активными элементами при повышенных температурах , а галогены в отличие от них энергично, а подчас и со взрывом взаимодействуют практически со всеми элементами. Из других активных неметаллов можно назвать кислород, наиболее распространенный неметалл, серу и фосфор, белая форма которого самопроизвольно загорается на воздухе. Огромное различие в свойствах разных неметаллов хорошо иллюстрируется сопоставлением газообразного элемента гелия и твердого элемента углерода. Гелий — весьма устойчивый газ, сжижающийся только при температуре, очень близкой к абсолютному нулю, и кипящий при —269°. Углерод же представляет собой твердое вещество, плавящееся лишь при температурах выше 3500° температура кипения углерода составляет 4200°. [c.165]

Гелий — единственное веш,ество, не затвердевающее при давлении р=0,1 МПа вплоть до температуры абсолютного нуля. -Это связано с квантовой природой жидкого гелия прн низких температурах. Атомы гелия обладают большой нулевой энергией и слабым взаимодействием. В результате нулевая энергия оказывается достаточной для того, чтобы воспрепятствовать кристаллизации. Только при давлениях выше [c.187]

Жидкий гелий при температурах ниже л-точки (2,182 К) обладает особыми свойствами, связанными с квантовой природой этой жидкости. Б частности, этим объясняется и тот факт, что гелий остается жидким (при обычном давлении) при всех температурах вплоть до абсолютного нуля. Твердый гелий может быть получен лишь при давлении выше 25 атм. На рис. 4-58 приведена диаграмма кривых плавления и кипения для гелия в координатах Р—Т. [c.143]

Геаий II при температурах выше абсолютного нуля. Рассмотрим теперь гелий при температуре, отличной от абсолютного нуля. Когда гелий не находится в основном состоянии, в нем имеются возбуждения, о которых, при достаточно низкой температуре, можно сказать, что они образуют газ, состоящий из квантов возбуждения. Произведенный выше вывод сам по себе остается в силе я теперь, поскольку в нем не было использовано непосредственно то обстоятельство, что жидкость находилась первоначально в основном состоянии. Поэтому и при температурах, отличных от 0 К, движение гелия относительно стенок трубки не может привести к появлению в нем квантов возбуждения. Необходимо, однако, выяснить, каким образом будет проявляться наличие квантов, которые имеются в жидкости самой по себе. [c.397]

В дальнейшем намечается расширение класса криогенных турбомашин. Ведутся опытные работы по созданию электрических генераторов со сверхпроводящими обмотками. Роторы таких машин будут работать при очень низких температурах порядка всего на 4—5° выше абсолютного нуля. При постройке и доводке таких машин придется решить много проблем, одной из которых является обеспечение устойчивой работы сложного, нежесткого ротора с протекающим внутри жидким гелием, вращающегося в подшипниках скольжения с жидкостной или газовой смазкой. [c.10]

Сверхтекучесть гелиа П при абсолютном нуле. Покажем теперь, что сверхтекучесть гелия II следует из описанных выше СВОЙСТВ энергетического спектра. Начнем с рассмотрения жидкого гелия зари абсолютном нуле при этой температуре жидкость находится в своем нормальном, невозбужденном, состоянии. [c.395]

Попытки кристаллизовать гелий закончились неудачей при атмосферном давлении он остается жидким вплоть до абсолютного нуля температуры. Затвердевает Не при давлении выше 25 атм. Уже то, что гелий остается жидкостью при абсолютном нуле, выдает роль квантовых эффектов. Классические жидкости с обязательностью кристаллизуются при низких температурах квантовой жидкость становится потому, что если она превратится в кристалл, нулевые колебания ее атомов будут столь велики, что разрушат кристаллический порядок. Большой величине амплитуды нулевых колебаний атомов гелия способствует слабое взаимодействие между ними (атомы Не инертны) к тому же у них относительно малая масса. Меру квантовости можно оценить. Соответствующий параметр носит название параметра де-Бура [c.330]

При работе детектора по теплопроводности измеряется не абсолютная теплопроводность газа, а разность в теплопроводности газа-носителя и смеси газа-носителя с анализируемым компонентом. Чем эта разность больше, тем чувствительнее детектор. На практике в качестве газа-носителя наиболее широко применяется гелий, теплопроводность которого в несколько раз больше теплопроводности углеводородов и многих органических соединений. Хотя теплопроводность водорода выше, чем у гелия, но из-за взрывоопасности его применяют редко. Существенная часть детектора по теплопроводности (рис. 10) — два термочувствительных элемента, которые изготовлены из платиновых или вольфрамовых нитей, а иногда из полупроводникового материала (термистора). Каждый термочувствительный элемент помещен в камеру блока детектора. Через сравнительную камеру 1 непрерывно проходит газ-носитель, а через измерительную камеру 2 смесь газа-носртеля с выделяемыми компонентами. Обе камеры вместе с сопротивлениями 3 и 4 образуют измерительный мост Уитстона. На мост подается постоянный ток напряжением 6—12 В, от которого нагреваются нити, а следовательно, и сам блок. Когда в обе камеры поступает только газ-носитель, температура элементов в них одинакова и разность потенциалов равна нулю. При изменений состава газа, проходящего через измерительную камеру, температура в ней изменяется вследствие передачи теплоты газовому потоку, обладающему иной теплопроводностью. Между точками Л и возникает разность потенциалов, которая регистрируется в виде сигнала детектора. [c.26]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология