Cтраница 2
![]() |
Фазовая диаграмма для гелия. [16] |
Жидкий гелий имеет две различные фазы. При температурах от критической точки ( Гкр5 201 К, рк2 274 - 105 Па) до так называемой Я-точки ( 7 2 172 К, Р я, 0 0504 - 105 Па) жидкий гелий обладает всеми свойствами, присущими обычной классической жидкости. [17]
Жидкий гелий при температурах ниже Я-точки обладает исключительно высокой теплопроводностью, значительной теплоемкостью и исчезающе малой ( например, при протекании через узкую щель или капилляр) вязкостью. Одной из особенностей Не - П является его довольно высокая сжимаемость. В Я-точке плотность гелия максимальна. [18]
Жидкий гелий обладает важной особенностью. При температурах выше 2 19 К он обладает обычными для сжиженных газов свойствами и называется гелий-I. В этом состоянии гелий является как бы смесью двух жидкостей, одна из которых - обычный гелий-I, а другая представляет собой сверхтекучую компоненту, абсолютно лишенную вязкости. Эти две компоненты могут свободно двигаться одна внутри другой без взаимодействия между собой. Сверхтекучая компонента без всякого трения протекает через самые узкие капилляры и щели. [19]
Жидкий гелий - единственное известное вещество, которое даже при самых низких температурах при нормальном давлении остается жидким. [20]
Жидкий гелий производится в количестве 15 л / час. Расходуется 20 л жидкого водорода в 1 час или 1 33 л на 1 л жидкого гелия. Хотя это количество почти вдвое превышает потребность в жидком водороде идеального аппарата, оно мало отличается от расхода водорода в других ожижителях, работающих по подобному циклу. Повышенный расход жидкого водорода вызывается малой эффективностью теплообменника и утечками тепла в окружающую среду. [21]
Жидкий гелий получается в количестве 7 5 л / час. На охлаждение аппаратуры от температуры жидкого азота до 15 К расходуется 20 л жидкого водорода. В установившемся режиме расход жидкого водорода составляет 1 3 л на 1 л жидкого гелия. [22]
Жидкий гелий обладает очень хорошей теплопроводностью при температуре 1 К. При температурах - 0 1 или - 0 2 К теплопроводность Hell становится того же порядка величины, что и теплопроводность Hel. При этих температурах тепловое равновесие еще может установиться в течение короткого времени, если теплопередача происходит через тонкий слой жидкости, но не через длинный тонкий капилляр. [23]
Жидкий гелий претерпевает характерное изменение при переходе через Х - точку. [24]
Жидкий гелий хранится не просто в дьюаре, а внутри целого набора их, наподобие матрешек вставленных один в другой. Между дьюарами обычно заливают жидкий воздух, а во внутренний, содержащий уже дьюар с гелием - жидкий водород, как самую холодную после гелия жидкость. [25]
Жидкий гелий ниже 2 - сказал Ландау - обладает странным свойством переходить непонятным образом из одного сосуда в другой Если имеются два сосуда с гелием, находящиеся в непосредственном соприкосновении, и уровень в одном из них выше, чем в другом, то через некоторое время уровни сравниваются. [26]
Жидкий гелий широко используется как охладитель при низкотемпературных исследованиях, но особый теоретический интерес представляет само по себе его поведение в жидком состоянии. Жидкий Не3 ведет себя нормально, но при охлаждении жидкого Не4 ( составляющего около 100 % атмосферного гелия) от температуры кипения при 1 атм до 2 178 К происходит переход от нормального жидкого гелия I в удивительную форму, называемую гелием II. При температуре перехода ( у-точка) происходят также внезапные изменения теплоемкости, сжимаемости и поверхностного натяжения, и гелий II иногда называют четвертым состоянием вещества. Точка несколько повышается при увеличении давления. Твердый гелий может быть получен только в условиях высокого давления ( около 25 атм) даже при самых низких достижимых температурах. [27]
Жидкий гелий 1 имеет удельный вес 0 15 и обладает в от-лнчне от обычных жидкостей высокой вязкостью. [28]
![]() |
Диаграммы растяжения. [29] |
Жидкий гелий вполне безопасен для испытаний при низких температурах, но он значительно дороже водорода. Это обусловливает необходимость сложной организации сбора, очистки вторичного использования испаряющегося газообразного гелия. Из-за сложности теплозащиты при работе с жидким гелием для испытаний обычно применяют небольшие образцы, малогабаритные криостаты. [30]