Детская энциклопедия

Меню сайта











Гелий превращается в жидкость

Для испарения любой жидкости к ней надо подвести тепло (его называют теплотой испа­рения). Тепло, необходимое для испарения жидкости, кипящей при низкой температуре, например для жидкого азота, жидкого водо­рода или жидкого гелия, будет подводиться на низком температурном уровне. Таким обра­зом, тело, от которого будет взято это тепло, охладится до такой низкой температуры.

Испаряя жидкий гелий в вакууме, можно получить температуру всего на 0,7° больше абсолютного нуля. Еще более низкую темпе­ратуру (до 0,3°К) дает сжиженный изотоп гелия Не3.

Чтобы охладить какой-либо предмет до нужной температуры, достаточно поместить его в ванну с соответствующим сжиженным газом. Таким образом, основная задача при получе­нии очень низких температур — это сжижение газов. Его можно добиться двумя методами.

Первый метод — дросселирование, т. е. рас­ширение сжатого газа в вентиле. При таком расширении молекулы газа преодолевают силу взаимного притяжения, их тепловое движение замедляется и газ охлаждается.

Этот метод применяется в простейших уста­новках для ожижения газов. Газ сжимают компрессором, охлаждают в теплообменнике и расширяют в дроссельном вентиле. При таком расширении часть газа сжижается. У каждого газа есть определенная температурная точка — так называемая инверсионная температура. При дросселировании газа, находящегося выше ин­версионной температуры, он уже не охлаждает­ся, а нагревается. Для большинства газов ин­версионная температура выше комнатной, но у водорода она равна 193°К (-80°Ц), а у ге­лия даже 33°К (-240°Ц). Поэтому применять метод дросселирования можно, только предва­рительно охладив газ ниже его инверсионной температуры.

При другом способе получения холода сжа­тый газ заставляют не только расширяться, но и совершать механическую работу в цилиндре с поршнем или в турбине. Молекулы газа, уда­ряясь о поршень или о лопатки турбины, пере­дают им свою энергию; скорость молекул силь­но снижается, и газ интенсивно охлаждается.

Расширительные машины, применяемые при этом способе, называются детандерами. Они могут быть поршневого или турбинного типа. На цветной таблице показано, как устроен аппарат для ожижения гелия с пор­шневым детандером. В аппарат из компрессора поступает гелий, сжатый при комнатной темпе­ратуре давлением около 20 атм. Сжатый гелий предварительно охлаждается в теплооб­меннике и в ванне с жидким азотом. Большая часть сжатого гелия расширяется в поршневом детандере, а гелий, оставшийся сжатым, охлаж­дается холодным газом до 11 — 12°К и после теплообменника расширяется в дроссельном вен­тиле. При этом часть газа превращается в жидкость и скапливается в сборнике. Гелий, оставшийся в газообразном состоянии, подается в теплообменник для охлаждения следующих порций газа, нагревается до комнатной темпе­ратуры и вновь сжимается компрессором. При этом сжижается примерно 10% подаваемого в аппарат гелия. Для теплоизоляции от окру­жающей среды все холодные узлы аппарата по­мещены в герметичный кожух — своеобразный термос, в котором поддерживается высокий вакуум.

Жидкий гелий представляет собой бесцвет­ную легкую жидкость, плотность которой в 8 раз меньше, чем у воды. Он кипит под атмосферным давлением при температуре около 4°К. Жидкий гелий используют обычно для охлаждения ис­следуемых веществ до температуры, близкой к абсолютному нулю.

Водород, азот и другие газы сжижают теми же методами, но соответственно при более высокой температуре.





 
Календарь
«  Декабрь 2016  »
ПнВтСрЧтПтСбВс
   1234
567891011
12131415161718
19202122232425
262728293031

Новые статьи
Каталог статей
Как подготовить ребенка к школе
Освоение навыков чтения
Природные материалы на уроках труда

Статистика




 
Адрес почты Вопросы по рекомендациям, размещению рекламы и обратных ссылок обращайтесь pochta@enciklopediya1.ru
2013 © 2016