Heliamu ni ya kundi la gesi adhimu. Heliamu ya maji ni kioevu baridi zaidi duniani. Katika hali hii ya jumla, ina idadi ya vipengele vya kipekee, kama vile maji mengi na superconductivity. Tutajifunza zaidi kuhusu sifa zake baadaye.
gesi ya Heli
Heliamu ni dutu rahisi inayosambazwa kwa upana katika Ulimwengu katika hali ya gesi. Katika jedwali la mara kwa mara la Mendeleev, yeye ni wa pili na ni mara baada ya hidrojeni. Inarejelea gesi ajizi au adhimu.
Kipengele kimeteuliwa kama "Yeye". Kutoka kwa Kigiriki cha kale, jina lake linamaanisha "Jua". Mara ya kwanza ilichukuliwa kuwa ni chuma. Hata hivyo, ikawa kwamba hii ni gesi ya monatomic. Heliamu ni kemikali ya pili nyepesi na haina ladha, haina rangi na haina harufu. Ina kiwango cha chini cha kuchemka.
Katika hali ya kawaida, ni gesi bora. Mbali na gesi, ina uwezo wa kuwa katika hali imara na kioevu. Ajizi yake inadhihirishwa katika mwingiliano usio na kazi na vitu vingine. Ni kivitendo hakuna katika maji. Kwa madhumuni ya viwanda, hutolewa kutoka kwa gesi asilia, kuitenganisha na uchafu nakwa kutumia ubaridi mkali.
Gesi inaweza kuwa hatari kwa wanadamu. Kuongezeka kwa mkusanyiko wake katika hewa husababisha ukosefu wa oksijeni katika damu, ambayo katika dawa inaitwa njaa ya oksijeni. Inapomezwa kwa wingi husababisha kutapika, kupoteza fahamu na wakati mwingine kifo.
Uyeyushaji wa heliamu
Gesi yoyote inaweza kuingia katika hali ya umajimaji ya kujumlishwa chini ya hali fulani. Liquefaction hutumiwa sana katika tasnia na katika utafiti wa kisayansi. Kwa vitu vingine, inatosha kuongeza shinikizo tu. Nyingine, kama vile heliamu, huwa kioevu tu inapopozwa.
Ikiwa halijoto ya gesi iko juu ya sehemu muhimu, haitagandana, bila kujali shinikizo gani. Kwa heliamu, pointi muhimu ni 5.19 Kelvin, kwa isotopu yake 3He ni 3.35 K.
Heliamu kioevu ni kioevu karibu kikamilifu. Inajulikana kwa kutokuwepo kwa mvutano wa uso, viscosity. Baada ya kubadilisha shinikizo na joto, kiasi chake kinabaki sawa. Heliamu ya kioevu ina mvutano wa chini sana. Dutu hii haina rangi na majimaji mengi.
Sifa za heli kioevu
Katika hali ya umajimaji, heliamu haiwezi kutofautishwa vizuri, kwa sababu huzuia miale ya mwanga kwa udhaifu. Chini ya hali fulani, ina mali ya kioevu cha quantum. Kutokana na hili, kwa shinikizo la kawaida, haina fuwele hata kwa joto la -273.15 Celsius (sifuri kabisa). Dutu nyingine zote zinazojulikana huganda chini ya masharti haya.
Kiwango cha joto ambapo heliamu kioevu huanza kuchemka ni -268.9 digrii Selsiasi. Sifa za kimaumbile za isotopu zake hutofautiana sana. Kwa mfano, helium-4 inachemka kwa 4.215 K.
Ni kioevu cha Bose, ambacho kina sifa ya mabadiliko ya awamu katika halijoto ya 2, 172 Kelvin na chini yake. Awamu ya He II ina sifa ya superfluidity na conductivity superthermal. Katika halijoto chini ya awamu, He I na He II hutokea kwa wakati mmoja, kutokana na ambayo kasi mbili za sauti huonekana kwenye kioevu.
Helium-3 ni kioevu cha Fermi. Inachemka saa 3.19 Kelvin. Isotopu inaweza tu kupata unyevu kupita kiasi katika halijoto ya chini sana (milikelvins chache) kunapokuwa na mvuto wa kutosha kati ya chembe zake.
Helium kupita kiasi
Sayansi inadaiwa utafiti wa dhana ya unyevu kupita kiasi kutoka kwa Wasomi S. P. Kapitsa na L. D. Landau.
Msomi huyo alihitimisha kuwa baada ya halijoto ya heliamu kushuka chini ya 2, 172 K, dutu hii hupita kutoka awamu ya hali ya kawaida hadi nyingine mpya kabisa, iitwayo heliamu-II. Katika awamu hii, dutu hii hupita kupitia capillaries na mashimo nyembamba bila msuguano mdogo. Hali hii inaitwa "superfluidity".
Mnamo 1941 Landau L. D. aliendelea kusoma sifa za heliamu kioevu na akakuza nadharia ya unyevu kupita kiasi. Elezaaliichukua kwa mbinu za quantum, akitumia dhana ya wigo wa nishati ya msisimko.
Maombi ya Helium
Kipengele cha heliamu kiligunduliwa katika masafa ya Jua mwaka wa 1868. Duniani, iligunduliwa na William Ramsay mnamo 1895, baada ya hapo ilisomwa kwa muda mrefu na haikutumiwa katika nyanja ya kiuchumi. Katika shughuli za viwandani, ilianza kutumika kama mafuta kwa meli za anga wakati wa Vita vya Kwanza vya Kidunia.
Gesi hutumika kikamilifu katika ufungashaji katika sekta ya chakula, katika kuyeyusha metali. Wataalamu wa jiolojia huitumia kugundua kasoro katika ukoko wa dunia. Heliamu ya kioevu hutumiwa zaidi kama jokofu linaloweza kudumisha halijoto ya chini sana. Sifa hii ni muhimu kwa utafiti wa kisayansi.
Kimiminiko cha kupozea hutumika katika mashine za umeme za cryogenic, katika kuchanganua hadubini, katika vifaa vya tomografu ya matibabu ya NMR, katika vichapishi vya chembe chaji.
Hitimisho
Heliamu ni gesi ajizi au adhimu ambayo huonyesha shughuli ya chini katika mwingiliano na dutu nyingine. Katika jedwali la mara kwa mara la vipengele vya kemikali, iko katika nafasi ya pili, nyuma ya hidrojeni. Kwa asili, maada iko katika hali ya gesi. Chini ya hali fulani, inaweza kwenda katika hali zingine za kujumlisha.
Sifa kuu ya heliamu kioevu ni unyevu kupita kiasi na kutoweza kuangazia kwa shinikizo la kawaida, hata kama halijoto inafikia sufuri kabisa. Sifa za isotopu za dutu si sawa. Wakosoaji waohalijoto, hali yake ya kuchemka, na mizunguko ya chembe zake.
