هلیوم مایع: سردترین مایع روی زمین با کاربردهای داغ!

عمده ما هلیوم را به فرم گازی آن می‌شناسیم. اما، این گاز می‌تواند به حالت مایع نیز وجود داشته باشد. جالب است بدانید که هلیوم مایع سردترین مایعی است که در طبیعت وجود دارد و جالب‌تر اینکه یک لیتر از آن می‌تواند به 750 لیتر گاز هلیوم در شرایط نرمال یا استاندارد منبسط شود. دمای بسیار پایین، اشغال حجم کمی از فضا و کلی ویژگی‌های دیگر باعث شده‌اند تا نقش هلیوم مایع بیش از پیش پررنگ‌تر شود.

هلیوم مایع؛ از اهمیت تا کاربردهای آن

هلیوم مایع چیست؟

هلیوم مایع درواقع همان هلیوم گازی است که در دماهای بسیار پایین به شکل مایع درآمده است. در برخی منابع از این ماده به‌عنوان سوپرسیال، فوق سیال و یا ابرسیال نیز یاد می‌شود. ممکن است از خودتان بپرسید که منظور از فوق سیال چیست؟ ابر سیال به حالتی از یک ماده اشاره دارد که در آن ماده همانند یک سیال بدون ویسکوزیته یا گرانروی عمل می‌کند. رفتار آن مغایر با مایعات معمولی بوده، به گونه‌ای که قادر است بدون هیچ گونه اصطکاکی از روی سطوح عبور کند.

چگونه هلیوم مایع‌سازی می‌شود؟

مایع‌سازی هلیوم در دماهای بسیار کم اتفاق می‌افتد. در دمای 2/4 کلوین (269- درجه سانتیگراد)، از حالت گازی به مایع تبدیل شده و کمتر از این دما (17/2 کلوین یا 271- درجه سانتیگراد) از سیال به فوق سیال تغییر حالت می‌دهد.

از میان شش ایزوتوپ هلیوم، تنها ایزوتوپ‌های 3 و 4 قابل مایع‌سازی هستند. مابقی همه رادیواکتیو بوده و خیلی سریع به ترکیبات دیگر تبدیل می‌شوند. هلیوم-4 که حاوی دو پروتون و دو نوترون در هسته خود می‌باشد، تقریباً %99 از هلیوم طبیعی را تشکیل می‌دهد و گاز هلیومی که آن را می‌شناسیم درواقع همین ایزوتوپ است. هلیوم-4 در مقایسه با هلیوم-3 (حاوی دو پروتون و یک نوترون) به دماهای بسیار بالاتری برای فوق سیال شدن نیاز دارد.

Annual growth of liquid helium

مشخصات و ویژگی‌های هلیوم مایع

هلیوم مایع با خواصی چون بی‌اثر بودن و عدم خورندگی شناخته می‌شود. ویسکوزیته بسیار پایینی دارد و به آسانی جریان می‌یابد. پایداری شیمیایی آن بالاست و به‌راحتی با ترکیبات شیمیایی وارد واکنش نمی‌شود. گرمای ویژه و هدایت حرارتی فوق‌العاده از دیگر خواص منحصربه‌فرد این ماده است. جدول زیر، برخی از مشخصات فیزیکی و شیمیایی هلیوم مایع را نشان می‌دهد:

مشخصات فیزیکی و شیمیایی هلیوم مایع

نقطه جوش (در فشار 1 اتمسفر)–452.1°F (–268.9 °C)
نقطه انجماد (در psia 367)–459.7 °F (–272.2 °C)
دمای بحرانی–450.3 °F (–268.0 °C)
فشار بحرانی33.0 psia (2.26 atm)
دانسیته (در نقطه جوش و فشار 1 اتمسفر)7.802 lb/ft3 (124.98 kg/m3)
گرانش مخصوص (در نقطه جوش و فشار 1 اتمسفر)0.125
حجم مخصوص (در دمای 20 درجه سانتیگراد و فشار 1 اتمسفر)96.67 ft3/lb (6.035 m3/kg)

انبار کردن هلیوم مایع چگونه صورت می‌گیرد؟

حمل و نقل و ذخیره‌سازی هلیوم مایع درون کانتینرها (Containers) یا ظروف عایق‌داری صورت می‌گیرد که طراحی‌های متفاوتی دارند. هدف استفاده از این ظروف، ورود هرگونه جریان حرارتی به درون مخزن است. در ادامه، به دو نوع مهم و پرکاربرد کانتینرهای هلیوم مایع اشاره می‌شود:
1- تانک (Tank): تانک‌ها مخازنی هستند که حجم بیشتری نسبت به دوارها دارند. ظرفیت آن‌ها بین 5000 تا 11000 گالن متغیر است. کاربرد تانک‌ها، جابجایی یا حمل و نقل هلیوم مایع می‌باشد.
2- دوار (Dewar): دوارها به‌عنوان دومین نوع از کانتینرها حجمی معادل 215 لیتر دارند و با هدف نگهداری کوتاه مدت از هلیوم مایع استفاده می‌شوند. جنس آن‌ها به طور معمول فولاد ضدزنگ و یا آلومینیوم است. دوارهای فولادی ضدزنگ نسبت به نمونه آلومینیومی عملکرد و دوام بهتری دارند. در مقابل، دوارهای آلومینیومی جایگزین مقرون‌به‌صرفه‌تری برای مدل فولادی و راهی کم هزینه برای نگهداری از هلیوم مایع محسوب می‌شوند.
بسیاری از دوارها دارای دیواره‌ای هستند که درون آن‌ها نیتروژن مایع نگهداری می‌شود. نیتروژن درواقع به‌عنوان یک محافظ عمل می‌کند و از کاهش مقدار هلیوم به‌هنگام گرم شدن مکرر دیواره دواره جلوگیری می‌کند.

هلیوم مایع چه مصارفی دارد؟

یکی از مهم‌ترین و شناخته‌شده‌ترین کاربردهای هلیوم مایع، سردسازی می‌باشد. از این ماده برای خنک کردن آهنربای ابررسانای دستگاه‌هایی چون تصویربرداری رزونانس (تشدید) مغناطیسی (MRI) و رزونانس مغناطیسی هسته‌ای (NMR) استفاده می‌شود. علاوه بر مصارف گاز برودتی، هلیوم مایع در پزشکی و تحقیقات علمی نیز نقشی حیاتی ایفا می‌کند. همچنین در صنعت برای تست نشتی و در ساخت محصولات الکترونیکی و نوری نیز کاربرد دارد.

اطلاعات ایمنی که باید در هنگام استفاده از هلیوم مایع بدانیم

از آن‌جایی که هلیوم مایع درون مخازنی با حجم‌های مختلف ذخیره می‌شود نیاز است پیش از خرید، حین استفاده و پس از خالی شدن آن به یک سری اطلاعات ایمنی توجه کرد. دستورالعمل‌هایی جهت کار با مخازن تدوین شده است، که نیازمند رعایت کردن آن‌ها جهت جلوگیری از هر گونه خطر است.

قیمت و خرید هلیوم مایع

“بنیان گاز پیشرو” تأمین‌کننده هلیوم مایع مورد نیاز برای صنایع و نیز مراکز تحقیقاتی، آزمایشگاهی و پزشکی با کیفیت بالا می‌باشد. این محصول به‌صورت سیلندرهایی با سایزهای مختلف قابل عرضه است. به دلیل نوسانات موجود در قیمت سیلندر هلیوم مایع، عدم اطلاع از هزینه این محصول به یک چالش‌ مهم برای خریداران تبدیل شده است. جهت رفاه حال مشتریان عزیز، کارشناسان مجموعه آماده ارائه قیمت به‌روز کپسول هلیوم مایع و هم‌چنین اطلاعات بیشتر در رابطه با آن می‌باشند.

سوالات متداول

آیا هلیوم مایع خطرناک است؟

از آنجایی که این ماده بسیار سرد می‌باشد، قرار گرفتن در معرض آن می‌تواند باعث سوختگی شدید شود. علاوه بر آن، هلیوم مایع در اثر انبساط به حجم زیادی گاز تبدیل می‌شود که در مکان‌هایی که تهویه کافی ندارند می‌تواند باعث بروز مشکلاتی مثل خفگی برای افراد ‌شود.

تشکیل مخلوط گاز در مایع به چه صورت است؟

این مخلوط تشکیل شده از گاز و مایع است، که این دو جزء پس از اختلاط خاصیت خود را حفظ می‌کنند. نوشابه یکی از نمونه‌های شناخته شده مخلوط گاز در مایع است.

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

سبد خرید
برای دیدن نوشته هایی که دنبال آن هستید تایپ کنید.
تماس با کارشناسان فروش