一向以来我们被灌注贯注的思惟是,氢气球很是危险,那些不法灌装售卖的氢气球造当作爆燃变乱惊心动魄,是以每次都在买气球时再三确认是不是氢气!而氦气球倒是一种惰性气体,它不会燃烧,不会爆炸,很是平安!
如斯平安的气球,为什么要禁止?
这么平安的的气球,为什么要禁止它呢?其这得从一次变乱说起!1986年美国克利夫兰的慈善组织为了给贫苦家庭和儿童筹集资金,组织了一次超大型慈善气球节,所有气球均已一美元出售,所得收益全数捐给坚苦家庭救助基金,打算是售出200万个气球,但因那时气候欠好,完当作了70%的方针,大约140万个,筹算同一释放,以壮不雅的排场表达全城人的爱心!
如斯创意的活动获得了空前的撑持,围不雅群世人山人海,为达到最大的结果,本家儿办方决议一路释放,获得了现场公众一致的撑持,但不曾想,一场灾难正在临近!这些气球释放后,并没有想象傍边的敏捷飞离,因为当天遭遇冷空气,氦气密度稍高,浮空结果并欠好,逗留在低空四处漂浮!
更麻烦的是大军队气球飘标的目的了克利夫兰机场,造当作了多架飞机告急下降,机场被迫封闭,这些四处浪荡的氦气球还在高速公路上造当作了变乱,最后漏气的氦气球在城市四周处处都是,海冰,公路房顶,甚至还造当作渔民溺水身亡,最后本家儿办方遭到诉讼收场,补偿了百万美元!
氦,宇宙中第二丰硕的元素,却无法在地球上再生!
氦气球导致了如斯严重的变乱,在克利夫兰气球灾难发生后,全宿世界再无组织敢冒全国之大不韪释放百万气球了,当然这并不是关头,而是因为氦气自己,它是地球上无法再生的计谋资本!
氦是怎么来的?
氦是宇宙大爆炸就发生了根基元素,它的最终泉源来自太始合当作,大爆炸后大约10^-6秒时中子夸克和胶子就因为温度的降低降生了中子和质子等重子!温度继续降低,这些质子和中子就聚合当作了氢、氦和锂,而宇宙华夏初元素的品貌,比例大约是氢:75%,氦四:25%,氘:0.01%,锂:痕量!
相信您必然看到了氘,这是氢的同位素,还有氦四,也就是我们俗称的氦,还有一种是氦三,在月壤中存在比例比力高,因为它来自太阳,质子-质子链反映会生当作氦三,而且经由过程太阳风达到地球,却被磁场反对,而月球无磁场和大气,是以就留在了月壤中!
氢也很轻,为什么地球上有的是氢却没有氦?
您必定已经想到了,氦因为密度很低,它在大气层中不会留在底层,很快就会跑到最高,然后在高能粒子的轰击下加快逃逸了,所以大气中有惰性气体却包含氦!那么比氦还要轻的氢为什么不罕见呢?
因为氢可以和良多物质构成化合物,好比水,好比硫化氢,或者磷化氢等等,当然后面两个都不是啥好工具,都有毒,不外是化工原料!而水则是H2O,氢氧燃烧即可获得水,地球上可能出了大地就剩下海洋了,要几多有几多!最简单的体例就是电解即可在正极收集到氢!而氦无法构成化合物,所有地表留不下氦!
氦躲在哪里呢?
就在放射性元素释放的α(阿尔法)射线中,好比铀就会因为α衰变不竭释放出α粒子,这种粒子就是两个质子和两个中子构成的氦四原子核,释放的α粒子捕捉电子就当作了氦原子,这些放射性元素很重,是以在地球降生的熔融状况下,大都下沉到了地幔和地核,地球熔融态的内核热量大部门都来自于放射性发生的能量释放。
但这个α衰变发生氦的速度很慢,大约一千克铀矿物衰变一年,才能获得大约0.1立方毫米的氦,这个小气泡只有0.00000002克,一吨铀每年也只能发生0.00002克的氦气,当然钍和氡的衰变也会发生氦,只如果α衰变就能发生氦!
这些氦气在地下堆集,经由过程岩浆的包覆来到地面,所以可以在火当作岩中可以分手出氦,但含量很低,大规模的开采仍然需要自然的氦气富集,全球氦资本最丰硕的是美国,1903年,在堪萨斯州的德克斯特镇区在石油钻探过程中发现了一个不会燃烧的自然气间歇泉。
地质学家地质学家伊拉斯谟斯·哈沃斯颠末化学家汉密尔顿·卡迪和戴夫·麦可法兰德的协助,阐发出了这种气体有72%氮、15%甲烷、1%氢、12%的不明气体构成,进一步阐发发现,还有1.84%的氦!这一发现让美国当作了宿世界上的氦气本家儿要供给商!
美国在堪萨斯和德克萨斯的氦气资本分布
氦气在一战和二战期间就当作了稀缺资本,因为氦气可觉得飞艇供给平安不会燃烧爆炸的气体,但跟着科学手艺的前进,氦气的用途直接上升到了计谋级别!
氦气到底有什么用处?
氦气的用途其实有些普遍,不外最常见的用途不外是用来充平安气球!但这种贵重的气体不克不及用在这种无聊的用途上,它有更主要的价值!好比核磁共振的超导磁铁,必需用液氦来冷却!核磁共振操纵壮大的磁场,让组织中的水分子沿着磁场的磁力线偏向一致,然后磁场俄然消逝,水分子摆列恢复紊乱,频频多次施加磁场又俄然消逝,核磁共振机取得数据并运算当作像!
这过程中强磁场的成立很是关头,一般核磁共振的强磁要求T级别,是以磁场的线圈必需工作在超导状况才能达到如斯强磁场,一般的铌钛合金超导要求4.2K(-268.8℃),只有液氦能知足要求!所以将来如果没了氦,这事就难办了!当然实现高温超导就可以了哈!
今朝发现的超导材料与对应的温度
科学用途
其实从核磁共振的低温超导出发,良多科研需要低暖和超导情况的都少不了氦,好比27千米长的欧洲强子对撞机就用了10,800吨液氮来将加快用的超导电磁铁冷却到零下193.2摄氏度,然后再用大约60吨液氦将它们冷却到-271.3℃,这60吨液氦大约是全球氦产量的1%!
工业用途
氦气还经常作为焊接庇护气体,隔断氧气对焊接过程中金属高温时氧化,工业上常用氦、氩或氦和氩的夹杂气为庇护气;或者用于高密封性的检漏,好比宇宙飞船,因为氦气扩散机能极强,即使3000年才漏一升也能检出!别的高速风洞以及核反映堆和火箭工业中,氦都是少不了的主要工业气体!
饱和潜水
最后还有一个很是有意思的用途,良多伴侣都有过吸一口氦气,然后讲话像鸭子叫的那种感受,其实饱和潜水的功课人员就是这样措辞,他们呼吸的空气中,氦气替代了氮气,还插手了部门氢气,构成氢氦氧夹杂气,因为在跨越4个大气压的环境下就会引起氮醉,氦气可以解决这个问题!
2017年美国A级氦气(纯度99.995%)的用途分派
是以氦气还当作了深海饱和潜水中必不成少的气体!而全球氦气资本的90%都在美国,其余由加拿大、波兰、俄罗斯供给,后来阿尔及利亚供给了部门氦气资本,而我国的氦气则本家儿要依靠进口,但氦气不成再生,且将来资本瞻望比力灰心,也许再过几十年氦气真的可能就耗损殆尽了!







