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氦气、液氦性质大揭秘之液态氦的制取

文章出处:责任编辑:作者:人气:-发表时间:2016-08-03 13:56:00【

  要得到液态氦,必须先把氦气压缩并且冷却到液态氢的温度,然后让它膨胀,使温度进一步下降,氦气才能变成液体。更多信息请点击在线询价 ,或者拨打我们的热线电话:400-6277-838

 

  液态氦是透明的容易流动的液体,就像打开了瓶塞的汽水一样,不断飞溅着小气泡。 液态氦是一种与众不同的液体,它在零下269℃就沸腾了。在这样低的温度下,氢也变成了固体,千万不要使液态氦和空气接触,因为空气会立刻在液态氦的表面上冻结成一层坚硬的盖子。  超流动性普通液体的粘滞度随温度的下降而增高,与此不同,HeⅠ的粘滞度在温度下降到2.6K左右时,几乎与温度无关,其数值约为 3×10-6帕秒,比普通液体的粘滞度小得多。在2.6K以下,HeⅠ的粘滞度随温度的降低而迅速下降。HeⅡ的粘滞度在λ点以下的温度时立刻降至非常小 的值(<10-12帕秒),这种几乎没有粘滞性的特性称为超流动性。用粗细不同的毛细管做实验时,发现流管愈细,超流动性就愈明显,在直径小于10-5厘 米的流管中,流速与压强差和流管长度几乎无关,而仅取决于温度,流动时不损耗动能。 氦膜任何与HeⅡ接触的器壁上覆盖一层液膜,液膜中只包含无粘滞性的超流体成分,称为氦膜。氦膜的存在使液氦能沿器壁向尽可能低的位置移 动。将空的烧杯部分地浸于HeⅡ中时,烧杯外的液氦将沿烧杯外壁爬上杯口,并进入杯内,直至杯内和杯外液面持平。反之,将盛有液氦的烧杯提出液氦面时,杯 内液氦将沿器壁不断转移到杯外并滴下。液氦的这种转移的速率与液面高度差、路程长短和障壁高度无关。

 

  对HeⅡ性质的理论研究首先由F. 伦敦作出。4He原子是自旋为整数的玻色子,伦敦把HeⅡ看成是由玻色子组成的玻色气体,遵守玻色统计规律,玻色统计允许不同粒子处于同一量子态中。伦敦 证明了存在一个临界温度Tc,当温度低于Tc时,一些粒子会同时处于零点振动能状态(即基态),称为凝聚,温度愈低,凝聚到零点振动能状态的粒子数就愈 多,在绝对零度时,全部粒子都凝聚到零点振动能状态,以上现象称为玻色-爱因斯坦凝聚。L.蒂萨认为HeⅡ的超流动性起因于玻色-爱因斯坦凝聚。由于已凝 聚到基态的HeⅡ原子具有最低的零点振动能,故有极大的平均自由程,能够几乎无阻碍地通过极细的毛细管。蒂萨首先提出二流体型,后来L.D.朗道修正和补 充了此模型。二流体模型认为HeⅡ由两部分独立的、可互相渗透的流体组成,一种是处于基态的凝聚部分,熵等于零,无粘滞性,是超流体;另一种是处于激发态 (未凝聚)的正常流体,熵不等于零,有粘滞性。两种流体的密度之和等于HeⅡ的总密度,温度降至λ点时,正常流体开始部分地转变为超流体,温度愈低,超流 体的密度愈大,而正常流体的密度则愈小,在绝对零度时,所有原子都处于凝聚状态,全部流体均为超流体。利用这个二流体模型可解释关于液氦的许多力学和热学性质。

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