Heliumi bën pjesë në grupin e gazeve fisnike. Heliumi i lëngshëm është lëngu më i ftohtë në botë. Në këtë gjendje agregate, ai ka një sërë veçorish unike, si superfluiditeti dhe superpërçueshmëria. Ne do të mësojmë më shumë për vetitë e tij më vonë.
Gaz helium
Heliumi është një substancë e thjeshtë e shpërndarë gjerësisht në Univers në gjendje të gaztë. Në tabelën periodike të Mendelejevit, ai është i dyti dhe është menjëherë pas hidrogjenit. I referohet gazeve inerte ose fisnike.
Elementi është caktuar si "Ai". Nga greqishtja e lashtë, emri i tij do të thotë "Diell". Në fillim u supozua se ishte metal. Sidoqoftë, doli se ky është një gaz monatomik. Heliumi është kimikati i dytë më i lehtë dhe është pa shije, pa ngjyrë dhe pa erë. Ka pikën më të ulët të vlimit.
Në kushte normale, është një gaz ideal. Përveç gazit, ai është i aftë të jetë në gjendje të ngurtë dhe të lëngët. Inertiteti i tij manifestohet në ndërveprim joaktiv me substanca të tjera. Është praktikisht i pazgjidhshëm në ujë. Për qëllime industriale, ai nxirret nga gazi natyror, duke e ndarë atë nga papastërtitë meduke përdorur ftohje të fortë.
Gazi mund të jetë i rrezikshëm për njerëzit. Rritja e përqendrimit të tij në ajër çon në mungesë të oksigjenit në gjak, që në mjekësi quhet uria e oksigjenit. Kur gëlltitet në sasi të mëdha, shkakton të vjella, humbje të vetëdijes dhe ndonjëherë vdekje.
Lëngëzimi i heliumit
Çdo gaz mund të kalojë në një gjendje të lëngshme grumbullimi në kushte të caktuara. Lëngëzimi përdoret zakonisht në industri si dhe në kërkimin shkencor. Për disa substanca, mjafton thjesht të rritet presioni. Të tjerët, si heliumi, bëhen të lëngshëm vetëm kur ftohen.
Nëse temperatura e gazit është mbi pikën kritike, ajo nuk do të kondensohet, pavarësisht nga presioni. Për heliumin, pika kritike është 5,19 Kelvin, për izotopin e tij 3He është 3,35 K.
Heliumi i lëngshëm është një lëng pothuajse i përsosur. Karakterizohet nga mungesa e tensionit sipërfaqësor, viskozitetit. Pas ndryshimit të presionit dhe temperaturës, vëllimi i tij mbetet i njëjtë. Heliumi i lëngshëm ka tension jashtëzakonisht të ulët. Substanca është e pangjyrë dhe shumë e lëngshme.
Vetitë e heliumit të lëngshëm
Në gjendje të lëngët, heliumi dallohet dobët, sepse thyen dobët rrezet e dritës. Në kushte të caktuara, ai ka vetitë e një lëngu kuantik. Për shkak të kësaj, në presion normal, ai nuk kristalizohet as në një temperaturë prej -273,15 Celsius (zero absolute). Të gjitha substancat e tjera të njohura ngurtësohen në këto kushte.
Temperatura në të cilën heliumi i lëngshëm fillon të ziejë është -268.9 gradë Celsius. Vetitë fizike të izotopeve të tij ndryshojnë në mënyrë të konsiderueshme. Për shembull, helium-4 vlon në 4,215 K.
Është një lëng Bose, i cili karakterizohet nga tranzicione fazore në temperaturat 2, 172 Kelvin e më poshtë. Faza He II karakterizohet nga superfluiditeti dhe përçueshmëria supertermike. Në temperaturat nën fazën, He I dhe He II ndodhin njëkohësisht, për shkak të të cilave në lëng shfaqen dy shpejtësi të zërit.
Helium-3 është një lëng Fermi. Vlon në 3.19 Kelvin. Një izotop mund të arrijë superfluiditet vetëm në temperatura shumë të ulëta (disa millikelvins) kur ka tërheqje të mjaftueshme midis grimcave të tij.
Superfluiditeti i heliumit
Shkenca ia detyron studimin e konceptit të superfluiditetit akademikëve S. P. Kapitsa dhe L. D. Landau.
Akademik arriti në përfundimin se pasi temperatura e heliumit bie nën 2,172 K, substanca kalon nga faza e gjendjes normale në një fazë krejtësisht të re, të quajtur helium-II. Në këtë fazë, substanca kalon nëpër kapilarët dhe vrimat e ngushta pa fërkimin më të vogël. Kjo gjendje quhet "superfluiditet".
Në vitin 1941 Landau L. D. vazhdoi të studionte vetitë e heliumit të lëngshëm dhe zhvilloi teorinë e superfluiditetit. Shpjegoniai e mori atë me metoda kuantike, duke zbatuar konceptin e spektrit energjetik të ngacmimeve.
Aplikimet e heliumit
Elementi helium u zbulua në spektrin e Diellit në 1868. Në Tokë, ajo u zbulua nga William Ramsay në 1895, pas së cilës u studiua për një kohë të gjatë dhe nuk u përdor në sferën ekonomike. Në aktivitetin industrial, ai filloi të përdoret si lëndë djegëse për aeroplanët gjatë Luftës së Parë Botërore.
Gazi përdoret në mënyrë aktive për paketim në industrinë ushqimore, në shkrirjen e metaleve. Gjeologët e përdorin atë për të zbuluar gabimet në koren e tokës. Heliumi i lëngshëm përdoret kryesisht si një ftohës i aftë për të mbajtur temperatura ultra të ulëta. Kjo veti është e nevojshme për kërkimin shkencor.
Lëngu ftohës përdoret në makinat elektrike kriogjenike, në mikroskopët skanues të tunelit, në pajisjet e tomografëve mjekësorë NMR, në përshpejtuesit e grimcave të ngarkuara.
Përfundim
Heliumi është një gaz inert ose fisnik që shfaq aktivitet të ulët në ndërveprim me substanca të tjera. Në tabelën periodike të elementeve kimike, është në vendin e dytë, pas hidrogjenit. Në natyrë, lënda është në gjendje të gaztë. Nën kushte të caktuara, ai mund të kalojë në gjendje të tjera grumbullimi.
Karakteristika kryesore e heliumit të lëngshëm është superfluiditeti dhe pamundësia e tij për t'u kristalizuar në presion normal, edhe nëse temperatura arrin zero absolute. Vetitë e izotopeve të një substance nuk janë të njëjta. Kritike e tyretemperaturat, kushtet e tyre të vlimit dhe rrotullimet e grimcave të tyre.
