Hvordan er helium flydende?

1. Pre-cooling: Heliumgas afkøles først til ca. 20 K (-253,15 ° C eller -423,67 ° F) ved anvendelse af en pre-cooler. Dette kan opnås ved hjælp af flydende nitrogen eller andre kølemidler.

2. Joule-Thomson Expansion: Den afkølede heliumgas føres derefter gennem en speciel enhed kaldet en joule-thomson-ventil. Denne ventil skaber et pludseligt fald i tryk, hvilket får gassen til at udvide og afkøle yderligere. Helium har imidlertid en inversionstemperatur på 40 K, hvilket betyder, at den kun vil køle ned yderligere gennem denne proces, hvis den allerede er under denne temperatur.

3. Yderligere køling: For at komme under inversionstemperaturen er der behov for en anden kølemetode. Dette opnås typisk ved hjælp af en kryocooler eller puls rør køleskab . Disse enheder bruger forskellige termodynamiske principper for at opnå temperaturer under 4 K.

4. Kondens: Når heliumgassen når sit kogepunkt (4,2 K eller -268,95 ° C eller -452,11 ° F), kondenseres den til en flydende tilstand.

5. Opbevaring: Flydende helium opbevares typisk i specialiserede Dewars, som er dobbeltvæggede vakuumisolerede containere designet til at minimere varmeoverførsel.

Nøglepunkter:

* lave temperaturer er vigtige: Helium har et meget lavt kogepunkt, så at nå disse temperaturer er afgørende for flydende.

* pres er også vigtigt: Anvendelse af pres på heliumgas kan hjælpe med at fremme flydende virkning ved at reducere volumenet og øge densiteten.

* Specialudstyr er nødvendig: Processen kræver specialiseret udstyr som Joule-Thomson Valves, Cryocoolers og Dewars for at opretholde og håndtere ekstremt lave temperaturer.

Anvendelser af flydende helium:

* Videnskabelig forskning: Flydende helium bruges til at afkøle superledende magneter i MR -maskiner, partikelacceleratorer og andre videnskabelige instrumenter.

* Medicinsk billeddannelse: MR (magnetisk resonansafbildning) er afhængig af superledende magneter, der er afkølet med flydende helium.

* Andre applikationer: Flydende helium bruges også i forskning med lav temperatur, kryogenik og visse industrielle processer.

Likefyende helium er en kompleks og energikrævende proces, men det er vigtigt for en lang række anvendelser inden for videnskab, medicin og industri.