氦有哪些特性和应用?超流氦呢?

氦有哪些特性和应用?超流氦呢?

理化特性 主要成分： 含量: 高纯氮≥99.999％; 工业级 一级≥99.5％; 二级≥98.5％. 外观与性状： 无色无臭气体. pH： 熔点(℃)： -209.8 沸点(℃)： -195.6 相对密度(水=1)： 0.81(-196℃) 相对蒸气密度(空气=1)： 0.97 饱和蒸气压(kPa)： 1026.42(-173℃) 燃烧热(kJ/mol)： 无意义 临界温度(℃)： -147 临界压力(MPa)： 3.40 辛醇/水分配系数的对数值： 无资料 闪点(℃)： 无意义 引燃温度(℃)： 无意义 爆炸上限%(V/V)： 无意义 爆炸下限%(V/V)： 无意义 溶解性： 微溶于水、乙醇. 主要用途： 用于合成氨,制硝酸,用作物质保护剂,冷冻剂. 氮的用途 氮的在汽车上的用途 1． 提高轮胎行驶的稳定性和舒适性.氮气几乎为惰性的双原子气体,化学性质极不活泼,气体分子比氧分子大,不易热胀冷缩,变形幅度小,其渗透轮胎胎壁的速度比空气慢约30～40%, 能保持稳定胎压,提高轮胎行驶的稳定性,保证驾驶的舒适性；氮气的音频传导性低,相当于普通空气的1/5,使用氮气能有效减少轮胎的噪音,提高行驶的宁静度. 2．防止爆胎和缺气碾行.爆胎是公路交通事故中的头号杀手.据统计,在高速公路上有46%的交通事故是由于轮胎发生故障引起的,其中爆胎一项就占轮胎事故总量的70%.汽车行驶时,轮胎温度会因与地面磨擦而升高,尤其在高速行驶及紧急刹车时,胎内气体温度会急速上升,胎压骤增,所以会有爆胎的可能.而高温导致轮胎橡胶老化,疲劳强度下降,胎面磨损剧烈,又是可能爆胎的重要因素.而与一般高压空气相比,高纯度氮气因为无氧且几乎不含水份不含油,其热膨胀系数低,热传导性低,升温慢,降低了轮胎聚热的速度,不可然也不助然等特性,所以可大大地减少爆胎的几率. 3．延长轮胎使用寿命 使用氮气后,胎压稳定体积变化小,大大降低了轮胎不规则磨擦的可能性,如冠磨、胎肩磨、偏磨,提高了轮胎的使用寿命；橡胶的老化是受空气中的氧分子氧化所致,老化后其强度及弹性下降,且会有龟裂现象,这时造成轮胎使用寿命缩短的原因之一.氮气分离装置能极大限度地排除空气中的氧气、硫、油、水和其它杂质,有效降低了轮胎内衬层的氧化程度和橡胶被腐蚀的现象,不会腐蚀金属轮辋,延长了轮胎的使用寿命,也极大程度减少轮辋生锈的状况. 4．减少油耗,保护环境.轮胎胎压的不足与受热后滚动阻力的增加,会造成汽车行驶时的油耗增加；而氮气除了可以维持稳定的胎压,延缓胎压降低之外,其干燥且不含油不含水,热传导性低,升温慢的特性,减低了轮胎行走时温度的升高,以及轮胎变形小抓地力提高等,降低了滚动阻力,从而达到减少油耗的目的. 氮气的其它用途 氮主要用于合成氨,反应式为N2+3H2=2NH3( 条件为高压,高温、和催化剂.反应为可逆反应）还是合成纤维（锦纶、腈纶）,合成树脂,合成橡胶等的重要原料.由于氮的化学惰性,常用作保护气体.以防止某些物体暴露于空气时被氧所氧化,用氮气填充粮仓,可使粮食不霉烂、不发芽,长期保存.液氨还可用作深度冷冻剂.作为冷冻剂在医院做除斑,包,豆等的手术时常常也使用, 即将斑,包,豆等冻掉,但是容易出现疤痕,并不建议使用 毒性与防护： 1、 呼吸系统防护：一般不需特殊防护.但当作业场所空气中氧气浓度低于18%时,必须佩戴空气呼吸器、氧气呼吸器或长管面具. 2、 眼睛防护：戴安全防护面罩. 3、 其它防护：避免高浓度吸入. 使用注意事项： 密闭操作,提供良好的自然通风条件.操作人员必须经过专门培训,严格遵守操作规程.防止气体泄漏到工作场所空气中.搬运时轻装轻卸,防止钢瓶及附件破损.配备泄漏应急处理设备. 消防应急措施与防护： 迅速撤离泄漏污染区人员至上风处,并进行隔离,严格限制出入.建议应急处理人员戴自给正压式呼吸器.不要直接接触泄漏物.尽可能切断泄漏源.防止气体在低凹处积聚,遇点火源着火爆炸.用排风机将漏出气送至空旷处.漏气容器要妥善处理,修复、检验后再用. 本品不然.用雾状水保持火场中容器冷却.可用雾状水喷淋加速液氮蒸发,但不可使用水枪射至液氮. 应急措施： 迅速脱离现场至空气新鲜处.保持呼吸道通畅.如呼吸困难,给输氧.如呼吸停止,立即进行人工呼吸.就医. 超流现象 自昂尼斯实现氦的液化后,对物质在低温下的物理性质的研究逐步深入,人们相继发现了低温下的超导电性和超流现象. 30年代,实验发现,当液氦（指4He）的温度降到2.17K时,液氦从原来的正常流体突然转变为具有一系列极不寻常的性质的“超流体”,这就是超流现象.在2.17K以下,超流的液氦具有以下性质： 首先,液氦能沿极细的毛细管（管径约0.1微米）流体而几乎不呈现任何粘滞性.这一现象最先由卡皮查于1937年观察到,称为超流性. 其次,如果用一细丝悬挂一薄盘浸于液氦中,让圆盘作扭转振动,则盘的运动将受到阻尼. 第三,当液氦由容器A中通过多孔塞（或极细的毛细管）流出时,A内的液氦的温度升高（如右图所示）.这一现象好如机械致热效应.其逆过程称为热机械效应,即：当升高A内的温度时,其中液氦的液面将上升,若A本身是一毛细管,则将观察到液氦从上口喷出,故也称喷泉效应. 另外,液氦还具有极好的导热性,热导率为室温下铜的800倍. 以上这些性质都表现为宏观现象,事实上却是超流液氦的量子效应.不同于宏观物体,微观粒子除了坐标空间的动量外,还有一种“内部”角动量——自旋.粗略地说,可以把它看成一个转动的小陀螺,有一个小磁矩.具有半整数自旋的粒子称为费米子,如电子、中子、质子,它们的自旋为1/2.具有整数自旋的粒子叫玻色子,如光子,p-介子,它们的自旋为1.对于费米子,由于泡利不相容原理的缘故,每个状态只允许填一个粒子.而对于玻色子,粒子在各状态上的填充数不受限制.温度降到一个特定值后,越来越多的玻色子处于能量最低的,也就是动量为零的状态.这个现象叫做玻色—爱因斯坦凝聚.这里所说的凝聚不是通常说的那种气体变液体的凝聚,而是“动量凝聚”.也就是说,许多分子都转到动量为零的状态,这就使得它们在坐标空间中还是在容器中的液体,而此时液体的流动性发生了突变.液氦（4He）是玻色子,在2.17K以下的超流转变就是这种“凝聚”. 超流是一种宏观范围内的量子效应.由于玻色—爱因斯坦凝聚,氦原子形成一个“抱团很紧”的集体.超流正是这种“抱团”现象的具体表现.