گاز هلیوم: ویژگی‌ها و کاربردها
هلیوم یکی از شناخته شده ترین عناصر می‌باشد که در گروه 18 جدول تناوبی قرار دارد. این عنصر در حالت عادی به صورت گاز بوده و هیچ گونه واکنش‌پذیری ندارد، از این رو به آن گاز نجیب یا خنثی یا بی‌اثر گفته میشود. این عنصر پس از هیدروژن به عنوان سبک‌ترین گاز می‌باشد که فاقد رنگ، بو و مزه است. گاز هلیوم در دمای C° 9/268- به حالت مایع درمی‌آید. دمای جوش و انجماد این گاز نسبت به بسیاری از عناصر شناخته شده پایین‌تر است. به همین خاطر، به راحتی از طریق سرد کردن در فشار معمولی منجمد نمی‌شود و انجماد آن نیاز به اعمال فشار 25 اتمسفری در یک دمای C° 9/268- می‌باشد.
هلیوم درحدود 23 درصد از جرم جهان را تشکیل می‌دهد و از این نظر از نظر فراوانی بعد از هیدروژن دومین عنصر در کیهان است. از دیگر مکان‌هایی که میتوان این عنصر را یافت، ستارگان است، جایی که هلیوم از طریق ذوب هسته‌ای از هیدروژن تولید میشود. اگرچه این عنصر به مقدار بسیار کمی در اتمسفر زمین و همچنین در مواد معدنی رادیواکتیو، شهاب سنگ و چشمه‌های معدنی یافت میشود، در مقابل به وفور در گازهای طبیعی وجود دارند. میزان هلیوم در هوای معمولی، 5 قسمت در میلیون (واحدی برای اندازه‌گیری غلظت) و در پوسته زمین 8 قسمت در بیلیون می‌باشد.
گاز هلیوم با درصد خلوص 2/98 را میتوان از گاز طبیعی جدا کرد. در این روش، اجزای مختلف گاز طبیعی را در دمای پایین و تحت فشار بالا مایع کرده و از هلیوم جدا می‌کنند. گاز هلیوم در مقیاس بالا را میتوان از طریق مایع کردن هوا تولید کرد. در این حالت، برای تولید 112 مترمکعب گاز هلیوم نیاز به 1000 تن هواست.
هلیوم کاربردهای مختلفی دارد. از این گاز به عنوان یک جو گاز بی اثر در جوشکاری فلزاتی نظیر آلومینیوم استفاده می‌کنند. همچنین، گاز هلیوم در صنعت هوافضا برای رانش موشک کاربرد دارد. به دلیل اینکه هلیوم مایع سردترین ماده می‌باشد، از آن در صنایع برودتی استفاده میشود. از دیگر موارد استفاده از گاز هلیوم میتوان به عنوان گاز تنفس برای غواصان و همچنین برای تعیین قدمت سنگ‌ها و شهاب سنگ‌ها اشاره کرد.
یکی از مهمترین کاربردهای گاز هلیوم، استفاده از آن برای باد کردن بادکنک و یا بالن‌ها می‌باشد، که این موضوع ناشی از سبک بودن این گاز حکایت دارد. جهت استفاده از گاز هلیوم نیاز است در محفظه‌هایی ذخیره شوند، که علاوه بر ذخیره‌سازی، انتقال آنها را نیز ممکن سازد. برای انجام این کار، مخزن‌هایی به نام سیلندر یا کپسول گاز طراحی شده‌اند که میتوان با استفاده از آنها گاز هلیوم را ذخیره و انتقال داد. در ادامه این بحث، به موضوعاتی پیرامون کپسولهای گاز هلیوم پرداخته میشود.
انواع سیلندرهای گاز هلیوم
سیلندرهای گاز هلیوم انواع و ویژگی‌هایی را دارا می باشند که این ویژگی‌ها در هنگام خرید کپسول میتوانند تأثیرگذار باشند. در ادامه به معرفی دو نوع سیلندر هلیوم می پردازیم که برخی از مهمترین خصوصیات این نوع سیلندر در جدول زیر به آنها اشاره شده است:
خصوصیات کپسول 50 لیتری هلیوم
| مشخصات فنی کپسول 50 لیتری هلیوم | |
| وزن | 50 تا 60 کیلوگرم |
| ارتفاع | 150 تا 160 سانتی‌متر |
| فشار کاری | 200 بار |
| فشار تست | 300 بار |
| رنگ | قهوه‌ای |
| جنس بدنه | فولاد |
خصوصیات کپسول 40 لیتری هلیوم
| خصوصیات فنی کپسول 40 لیتری هلیوم | |
| وزن | 40 تا 50 کیلوگرم |
| ارتفاع | 140 تا 150 سانتی‌متر |
| فشار کاری | 150 بار |
| فشار تست | 250 بار |
| رنگ | قهوه‌ای |
| جنس بدنه | فولاد |
از واردات تا خرید سیلندرهای گاز هلیوم
سیلندرهایی هلیوم که در بازار یافت می‌شوند، به طور معمول از کشورهای مختلفی وارد ایران می‌شوند. از این رو، نیاز است قبل از خرید این نوع کپسول‌ها به کشور و شرکت سازنده آن توجه داشت، که این موارد را میتوان از اطلاعات درج شده بر روی بدنه کپسول یافت. همچنین، از آن‌جایی که کیفیت گاز هلیوم بسیار مهم است پس بهتر است سیلندرهای هلیوم را از مراکز معتبری تهیه کرد، که “بنیان گاز” در این زمینه سابقه طولانی دارد. این مجموعه توانسته است با شرکت‌های شناخته شده خارجی که در زمینه تولید سیلندرهایی هلیوم فعالیت دارند همکاری‌های گسترده‌ای داشته باشد که این همکاری‌ها منجر به واردات و عرضه سیلندرهای هلیوم با بهترین کیفیت و مطابق با بالاترین استانداردهای جهانی شده است. همچنین می توانید برای خرید کپسول گاز هلیوم با درصد خلوص بالا و با نازل ترین قیمت از مجموعه ما پس از مشاوره لازم در این زمینه تهیه نمایید.
کاربردهای کپسول هلیوم
همان‌طور که پیشتر بیان شد، گاز هلیوم کاربردهای متنوعی دارد. از مهمترین آنها میتوان به استفاده از آن به عنوان یک گاز بی اثر در جوشکاری اشاره کرد. همچنین، غواصان از ترکیب گازهای هلیوم و اکسیژن برای تنفس استفاده می‌کنند، که دلیل این امر انحلال‌پذیری پایین گاز هلیوم در خون است. از دیگر کاربردهای گاز هلیوم، صنعت هوافضاست، جایی که از این گاز جهت پیشرانه موشک استفاده می‌کنند. به دلیل اینکه این گاز در حالت مایع به عنوان سردترین ماده شناخته شده در صنایع برودتی کاربرد گسترده‌ای دارد.
با اندازه‌گیری مقدار هلیوم در سنگ‌ها و شهاب سنگ‌ها میتوان قدمت آنها را تعیین کرد. یکی از مهمترین و شناخته‌شده‌ترین موارد استفاده از گاز هلیوم، باد کردن بالن‌های پرواز و بادکنک‌هاست که ناشی از وزن سبک آنها نسبت به هواست. این گاز در آزمایشگاه‌های تحقیقاتی کاربرد دارند و در دستگاه‌های آنالیز گاز مورد استفاده قرار می‌گیرند.
مزیت‌های استفاده از کپسول هلیوم
یکی از مهمترین مزیت‌های گاز هلیوم، خنثی بودن یا بی اثر بودن آن است که باعث میشود هیچ گونه برهم‌کنشی با دیگر گازها نداشته و خطری برای افراد ایجاد نکند. همچنین، این گاز به دلیل سبک بودن استفاده‌های گوناگونی دارد که مهمترین آن، استفاده برای پر کردن بادکنک‌ها و بالن‌های هواست.
کپسولهای گاز هلیوم به طور معمول قابل شارژ هستند. از این رو، افراد میتوانند از کپسول‌ها به دفعات متعدد استفاده کنند. از دیگر مزیت‌های این نوع کپسول‌ها، استفاده راحت از آن است، به گونه‌ای که میتوان از آنها در زمینه‌ها و حرفه‌های مختلف مورد استفاده قرار داد. قیمت کپسولهای گاز هلیوم در مقایسه با دیگر گازها ارزان‌تر بوده که این باعث صرفه‌جویی در هزینه‌ها برای افراد میشود.
نکات ایمنی مهم هنگام استفاده از کپسولهای گاز هلیوم
به هنگام استفاده از این محصول نیاز است به یک سری نکات ایمنی توجه شود، که در ادامه به آنها اشاره شده است:
- سیلندر را در محیط‌های مرطوب نگهداری نکنید.
- از وارد شدن ضربه به سیلندر گاز جلوگیری شود.
- سیلندر را همیشه در مکانی تهویه شده و امن نگهداری و استفاده کنید.
- سیلندر را از گرمای غیرعادی و مناطق خطرناک نظیر آتش دوری کنید.
- در صورت بروز آتش سوزی، سیلندر را به محل امنی انتقال داده یا محل را تخلیه کنید.
- سیلندر گاز را در حالت عمودی نگه دارید و آن را محکم ببندید تا از افتادن آن جلوگیری شود.
- هنگام حمل سیلندرهای گاز با ون یا اتومبیل از ایمنی آنها اطمینان حاصل کنید و آنها را در مکان‌های تهویه شده قرار دهید.
- در هنگام جابجایی سیلندر گاز یا عدم استفاده از آن نازل را بردارید. همیشه به یاد داشته باشید که شیر سیلندر را ببندید و قبل از برداشتن نازل، فشار آن را آزاد کنید.
- گاز هلیوم در فشار بالا ذخیره میشود. برای جلوگیری از هرگونه حادثه، هرگز نباید سیلندر بدون نازل مناسب باز شود و در صورت عدم استفاده باید به طور ایمن مهروموم شود.
نحوه استفاده از کپسولهای هلیوم
جهت استفاده از کپسولهای هلیوم، بهتر است مراحل زیر انجام شوند:
- در مرحله اول از ایمنی کپسول اطمینان حاصل کنید.
- پس از آن، نازل را به رگلاتور وصل کنید.
- شیر کپسول را به آرامی باز کنید تا صدایی شبیه به “پف” بشنوید. درصورت شنیدن صداهای غیرعادی نظیر “هیس”، شیر را بسته و مطمئن شوید که نازل به درستی وصل شده است. همچنین، در صورت شنیدن صدای “هیس” حلقه O شکل را چک کنید که دچار شکستگی نشده یا جابجا نشده باشد.
ورودی بادکنک را وارد قسمت لاستیکی نازل کنید. قسمت لاستیکی نازل به سمت پایین برده تا بادکنک پر شود. پس از اتمام پر شدن بادکنک، شیر سیلندر را بسته و نازل را فشار دهید تا گازهای اضافی خارج شوند.
با کپسول گاز هلیوم چه تعداد بادکنک میتوان پر کرد؟
همان‌طور که بیان شد، از کپسولهای گاز هلیوم به طور عمده برای پر کردن بادکنک استفاده میشود. بسته به سایز بادکنک‌ها و حجم و فشار سیلندر، تعداد بادکنک‌هایی که با این نوع کپسول میتوان باد کرد متفاوت است، که در جدول زیر به آنها اشاره شده است:
تعداد بادکنکی که میتوان با یک سیلندر گاز هلیوم پر کرد
| مشخصات سیلندر (حجم/فشار) | 5 لیتری 20 بار | 10 لیتری 20 بار | 2 لیتری 100 بار | 5 لیتری 100 بار | 10 لیتری 100 بار | 50 لیتری 200 بار |
| حجم گاز موجود در سیلندر (لیتر) | 100 | 200 | 200 | 500 | 1000 | 10000 |
| تعداد بادکنک 23 سانتی‌متری | 14 | 28 | 28 | 71 | 142 | 1428 |
| تعداد بادکنک 28 سانتی‌متری | 8 | 16 | 16 | 41 | 83 | 833 |
| تعداد بادکنک 41 سانتی‌متری | 2 | 5 | 5 | 14 | 27 | 277 |
قیمت سیلندر هلیوم
قیمت کپسولهای گاز هلیوم متأثر از عوامل گوناگونی می‌باشد، که از مهمترین آنها میتوان به درصد خلوص گاز اشاره کرد. هر چه میزان درصد خلوص گاز بیشتر باشد، قیمت کپسول گاز نیز بیشتر است. همچنین، فشار گاز بر قیمت کپسول گاز تأثیرگذار است، که فشار بالای گاز می‌تواند قیمت کپسول را افزایش دهد. از دیگر پارامترهای افزایش دهنده قیمت سیلندرهای گاز هلیوم، هزینه حمل و نقل است.
سوالات متداول
منابع:
https://www.britannica.com/science/helium-chemical-element
https://www.linde-gas.no/en/images/Helium_instructions_UK_tcm630-180349.pdf
