Πώς είναι υγροποιημένο ήλιο;
1. Προ-ψύξη: Το αέριο ηλίου ψύχεται για πρώτη φορά σε περίπου 20 Κ (-253,15 ° C ή -423,67 ° F) χρησιμοποιώντας ένα προ-ψύκτη. Αυτό μπορεί να επιτευχθεί χρησιμοποιώντας υγρό άζωτο ή άλλα ψυκτικά.
2. Επέκταση Joule-Thomson: Στη συνέχεια, το ψυγμένο αέριο ηλίου διέρχεται από μια ειδική συσκευή που ονομάζεται βαλβίδα Joule-Thomson. Αυτή η βαλβίδα δημιουργεί μια ξαφνική πτώση της πίεσης, προκαλώντας περαιτέρω την επέκταση του αερίου. Το ήλιο, ωστόσο, έχει θερμοκρασία αναστροφής 40 K, που σημαίνει ότι θα κρυώσει μόνο περαιτέρω μέσω αυτής της διαδικασίας εάν είναι ήδη κάτω από αυτή τη θερμοκρασία.
3. Περαιτέρω ψύξη: Για να φτάσετε κάτω από τη θερμοκρασία αναστροφής, απαιτείται διαφορετική μέθοδος ψύξης. Αυτό συνήθως επιτυγχάνεται χρησιμοποιώντας ένα cryocooler ή ψυγείο παλμών . Αυτές οι συσκευές χρησιμοποιούν διάφορες θερμοδυναμικές αρχές για να επιτύχουν θερμοκρασίες κάτω από 4 K.
4. Συμπύκνωση: Μόλις το αέριο ηλίου φτάσει στο σημείο βρασμού του (4,2 Κ ή -268,95 ° C ή -452.11 ° F), θα συμπυκνώσει σε υγρή κατάσταση.
5. Αποθήκευση: Το υγρό ήλιο αποθηκεύεται τυπικά σε εξειδικευμένα dewars, τα οποία είναι δοχεία με μονωμένα δοχεία με κενό με διπλά τοιχώματα που έχουν σχεδιαστεί για να ελαχιστοποιούν τη μεταφορά θερμότητας.
Βασικά σημεία:
* Οι χαμηλές θερμοκρασίες είναι απαραίτητες: Το ήλιο έχει ένα πολύ χαμηλό σημείο βρασμού, ώστε να φτάσει σε αυτές τις θερμοκρασίες είναι ζωτικής σημασίας για την υγροποίηση.
* Η πίεση είναι επίσης σημαντική: Η εφαρμογή πίεσης στο αέριο ηλίου μπορεί να βοηθήσει στην προώθηση της υγροποίησης μειώνοντας τον όγκο και αυξάνοντας την πυκνότητα.
* Απαιτείται ειδικός εξοπλισμός: Η διαδικασία απαιτεί εξειδικευμένο εξοπλισμό, όπως βαλβίδες Joule-Thomson, κρυοεπιχειρησιακές και dewars για να διατηρήσει και να χειριστεί εξαιρετικά χαμηλές θερμοκρασίες.
Εφαρμογές υγρού ηλίου:
* Επιστημονική έρευνα: Το υγρό ήλιο χρησιμοποιείται για την ψύξη των υπεραγωγικών μαγνητών σε μηχανές μαγνητικής τομογραφίας, επιταχυντών σωματιδίων και άλλων επιστημονικών οργάνων.
* Ιατρική απεικόνιση: Η μαγνητική τομογραφία (απεικόνιση μαγνητικού συντονισμού) βασίζεται σε υπεραγωγικούς μαγνήτες που ψύχονται με υγρό ήλιο.
* Άλλες εφαρμογές: Το υγρό ήλιο χρησιμοποιείται επίσης σε έρευνα χαμηλής θερμοκρασίας, κρυογονική και ορισμένες βιομηχανικές διεργασίες.
Η υγροποιημένη ήλιο είναι μια πολύπλοκη και ενεργειακή διαδικασία, αλλά είναι ζωτικής σημασίας για ένα ευρύ φάσμα εφαρμογών στην επιστήμη, την ιατρική και τη βιομηχανία.
