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氦氣廣泛應(yīng)用于科研、石化、制冷、半導(dǎo)體、管道檢漏、超導(dǎo)實(shí)驗(yàn)、金屬制造、深海潛水、焊接、光電子產(chǎn)品生產(chǎn)等。
1、低溫冷源:利用液氦的-268.9℃的低沸點(diǎn),液氦可以用于超低溫冷卻。現(xiàn)在全球每年生產(chǎn)的六氟化硫氣體中,至少有一半以上用于電力工業(yè),還在不斷的增長(zhǎng)當(dāng)中,而且增速驚人。而超低溫冷卻技術(shù)在超導(dǎo)技術(shù)等領(lǐng)域有較廣泛的應(yīng)用,超導(dǎo)材料需要在低溫(100K左右)中才能表現(xiàn)出超導(dǎo)特性,大多數(shù)情況下只有液氦能比較簡(jiǎn)便地實(shí)現(xiàn)這樣的極低溫。超導(dǎo)技術(shù)在交通行業(yè)的磁懸浮列車都有較大的應(yīng)用。
2、氣球充氣:由于氦氣密度遠(yuǎn)小于空氣(空氣的密度為1.29kg/m3,氦氣的密度為0.1786kg/m3),而且化學(xué)性質(zhì)極不活潑,較氫氣安全(氫氣可以在空氣中燃燒,可能會(huì)引起爆),氦氣常用于飛船或廣告氣球中的充入氣體。
3、檢驗(yàn)分析:儀器分析中常用的核磁分析儀的超導(dǎo)磁體需要利用液氦降溫,氣相色譜分析中氦氣常作為載氣,利用氦氣滲透性好、不可燃的特點(diǎn),氦氣還應(yīng)用于真空檢漏,如氦質(zhì)譜檢漏儀等。
4、保護(hù)氣:利用氦氣不活潑的化學(xué)性質(zhì),氦氣常用于鎂、鋯、鋁、鈦等金屬焊接的保護(hù)氣。
6、其他方面:氦氣可用作高真空裝置、原子核反應(yīng)堆在火箭、宇宙飛船上用作輸送液氫、液氧等液體推進(jìn)劑的加壓氣體。氦氣還用作原子反應(yīng)堆的清洗劑,在海洋開發(fā)領(lǐng)域的呼吸用混合氣體中,氣體溫度計(jì)的填充氣等。
考慮lv氣本身具有較強(qiáng)的毒性和反應(yīng)活性,應(yīng)盡量減少稀釋環(huán)節(jié)以降低lv氣泄漏及其發(fā)生反應(yīng)帶來(lái)的風(fēng)險(xiǎn)。因此,我們采用微量轉(zhuǎn)移技術(shù)制備氮中l(wèi)v氣混合氣體。
根據(jù)稱量法制備氣體標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的要求,在鋼瓶充氣前后均使用精密電子比較器對(duì)鋼瓶進(jìn)行準(zhǔn)確稱量。稱量結(jié)果的差值即為加入的氣體質(zhì)量??懒帧W涅斯把前一種冒泡的液態(tài)氦叫做氦Ⅰ,而把后一種靜止的液態(tài)氦叫做氦Ⅱ。根據(jù)加入氣體的質(zhì)量、原料氣的純度以及組分的分子量計(jì)算混合氣體中l(wèi)v氣的摩爾分?jǐn)?shù)及其不確定度。結(jié)果顯示,所有氮中l(wèi)v氣混合氣體的稱量法配氣的不確定度為0.2%-0.4%。
氮?dú)馐且环N無(wú)色、無(wú)味、無(wú)臭的氣體,分子量28。近年來(lái)氦氣的成本增加了250%以上,氦氣短缺對(duì)多個(gè)產(chǎn)業(yè)影響至深,包括氣球、飛艇、汽車安全氣囊和核磁c共振等。在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下密度為1.250Kg/m3、熔點(diǎn)為-210.5℃、沸點(diǎn)為-195.8℃。液氮無(wú)色透明,易流動(dòng),氮?dú)馐且环N能使人和動(dòng)物窒息的氣體,人體長(zhǎng)期處于氮含量高于82%的環(huán)境中,有發(fā)生缺氧的危險(xiǎn),人處于氮含量高于94%的環(huán)境中,會(huì)因嚴(yán)重缺氧而在數(shù)分鐘內(nèi)窒息而亡。
氮的化學(xué)性質(zhì)不活潑,在平常的狀態(tài)下表現(xiàn)為很大的惰性,不容易與其他的物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng),因此,氮在冶金工業(yè),電子工業(yè),化學(xué)工業(yè)中廣泛地用來(lái)作為保護(hù)氣。