什么是氦气？HELIUM 源自希腊语“Helios”，Ήλιος，意思是“太阳”，基本符号“He”（在元素周期表中）是一种无色、无味的气态元素。氦气被认为是一种稀有气体；怎么可能呢？它是太阳本身的元素！

氦有一个奇特且非常有趣的事实：它是在地球上被发现之前在地球之外发现的唯一元素。它最终在 1895 年左右被英国化学家威廉拉姆齐爵士发现并分离出来，他从一种含铀矿物中回收了它。得出的结论是，它通常可以在存在天然气沉积的地方找到。真正的困难在于从其他气体中分离和提取氦气有点复杂。

该元素具有一些独特的品质。由于不可燃，氦气优于氢气作为比空气本身轻的提升气体。氦气拥有氢气 92% 的升力，但它的重量是氢气的两倍。液氦的沸点约为 -268.93 摄氏度（4.2 开尔文），在大气压条件下不会冻结。当压力高于大气压 20 倍时，就会形成固态氦气。

液氦由于其极低的沸点，可用于需要低于氮沸点温度的低温系统。冷却物体的方法是将它们浸入液氦或液氮中。液氦和液氮通常储存在真空隔热瓶中（我们通常将这些容器称为“热水瓶”），正式名称为“杜瓦瓶”，以它们的发明者詹姆斯·杜瓦爵士的名字命名。液氦可能是自然界中最冷的流体。话虽如此，液氦中的不需要的物质或“杂质”将处于冻结的固体状态，这使得消除和获得“光学清洁”液体变得相对简单。

在低温科学界，他们区分了不同种类的氦气。主要区别在于两种天然存在的同位素氦 3 和氦 4 之间的区别。氦 4 占天然氦的 99% 以上，因此当我们没有指定同位素时，这就是我们所指的氦。氦 3 (He3) 实际上是更稀有的同位素，沸点为 3.2 开尔文，比氦 4 低 1 度。通过调节压力，两种同位素都可以冷却到沸点以下，达到低于大气压的温度。如果压力较低，液氦的行为就像水在较低温度下沸腾一样。

但也有一个奇怪的例子 Helium 2，这是一种极其不稳定但仍然非常有趣的同位素。为了解释它的奇怪行为，科学家们建立了双流体模型。氦 2 被描述为两种流体的组合：普通氦和超流氦。在刚好低于 lambda 点的温度下，即普通流体氦转变为超流体氦的温度，混合物几乎完全正常。当温度下降时，越来越多的物质变成超流体。

以下是超流氦的一些非常有趣的特性：

它不携带热能，这意味着没有熵；它没有粘性，没有厚度，因此可以立即变形（例如通过间隙流动）；

它自然地“寻求”热量，从而将超流体转化为正常流体。超流体流入任何加热区域都会冷却该区域并恢复正常和超流体的均匀混合物。

应用和用途

具有这种独特属性的元素是否具有有用的应用是毫无疑问的。更具体地说，氦气对于广泛的活动和行业绝对至关重要。例如，它被用于火箭燃料加压目的。它可以净化半导体大气、校准分析仪器、给飞机轮胎和安全气囊充气。它还可以用于测试管道系统中的泄漏，为气象研究充气大气球，别忘了为儿童派对充气小气球。

更具体地说，氦被用来在发射前对火箭结构加压和加固，因为即使在液态氢的低温下它仍然是气体；同样，它对燃料箱加压，以迫使燃料进入火箭发动机。因为水箱太冷，其他液体会冻结并堵塞系统。此外，虽然其他类型的材料可能与罐内的氧气发生严重反应导致爆炸，但氦气是惰性的，不会燃烧。