Плотность гелия. База данных по теплофизическим свойствам газов и их смесей, используемых в яэу

Гелий является одним из инертных газов. Это одноатомный газ, не взаимодействующий с металлами. Гелий не является токсичным. В нормальных условиях кипение гелия невозможно, переход в твердую фазу также невозможен. Именно этим объясняется интерес к гелию как одному из возможных теплоносителей для высокотемпературных газовых реакторов. Природный гелий почти полностью состоит из 4He (99,999863±6·10 -6 %). Примесь 3Не весьма незначительна. Ниже описаны теплофизические характеристики гелия в диапазоне температур от 300 до 2500 K и при давлении от 0,1 дo 6 MПa. При этом систематизировались и анализировались данные из работ .

Это может привести к постоянному повреждению здоровья или даже смерти. Симптомами могут быть трудности с ориентацией и потеря сознания. Опасность этого заключается в том, что жертва едва заметила удушье, пока не стало слишком поздно. При использовании гелиевого сжиженного газа необходимо использовать защитную одежду для предотвращения обморожения. Гелиевые сосуды находятся под высоким давлением и поэтому не должны нагреваться или связаны с огнем, потому что они взрываются, если внутреннее давление становится слишком сильным.

После вдыхания гелия ваш собственный голос резко меняется. Тембр голоса зависит от местоположения резонансных частот во рту, так называемых формантов, на которые могут влиять такие факторы, как язык и положение губ. Кроме того, расположение этих резонансных частот также зависит от скорости звука, которая различна в разных средах. Это приводит к другому голосу, и голос кажется выше в целом, даже если высота тона даже благородным газом остается неизменной.

Приведенная погрешность соответствует 95% квантилю нормального распределения.

В диапазоне температур 300 ÷ 2500 К и давлений 0,1 ÷ 6,0 МПа (в состояниях, далеких от критического, при ρ/ρ cr 60) гелий находится в состоянии разреженного газа. В этой области термодинамические свойства гелия описываются в первом приближении уравнением состояния идеального газа pv = RT. Отличие состояния гелия от состояния идеального газа должно быть учтено за счет вириальных коэффициентов. В частности, при вычислении объема и коэффициента вязкости ν(Т) следует вводить поправку в виде второго вириального коэффициента, моделирующего парные взаимодействия атомов. Вычисление плотности требует учета эффектов второго порядка малости (тройные столкновения).

Воздух при том же давлении дыхания и мышечном напряжении быстрее, что приводит к более высокой основной частоте голоса. Поэтому изменение голоса через средний гелий обусловлено двумя наложенными эффектами. Гелий 3 - это продажная дискография. Радиационное облучение радиоактивного распада радиационного излучения - метрические активы с дозой энергии Единицы передачи данных в типографике и измерениях цифровой обработки изображений для объема древесины Молярный масс-калькулятор Периодическая таблица.

Факторы, влияющие на плотность

Плотность показывает, сколько массы вещества имеет определенный объем. Плотность веществ различается в зависимости от их температуры и давления. Если давление выше, это заставляет молекулы вещества быть ближе друг к другу в одном объеме, тем самым увеличивая плотность. По мере увеличения температуры молекулы становятся более отдаленными друг от друга, уменьшая плотность. Это не всегда так. Например, плотность льда меньше плотности воды. Когда жидкости затвердевают, пространство между молекулами обычно уменьшается.

Обобщение теплофизических характеристик газообразного гелия проводилось двумя способами. При высоких температурах использовался в соответствии с работой полуэмпирический метод подобия свойств в рамках парных взаимодействий одновременно для всех пяти инертных газов. В другом случае, как описано в работе обобщение разнородных свойств гелия проведено на основе параметрического потенциала взаимодействия U(ρ). При совместной обработке учитывались экспериментальные данные о дифференциальном и интегральном сечениях рассеянных атомных пучков He - He, а также теплофизические данные, при высоких температурах о втором вириальном коэффициенте до уровня 1473 К, о коэффициенте вязкости до уровней 1600 К и 2150 К и о коэффициенте теплопроводности до - 2400 К и 2100 К. На основе восстановленного потенциала, представленного в работе рассчитаны таблицы справочных величин для коэффициентов β (Т) и α (Т) гелия в диапазоне температур от 5 до 5000 К.

Когда молекулы воды замораживаются, интенсивность связывания между молекулами изменяется, и они образуют кристалл. Пространство между молекулами растет больше, объем воды расширяется и плотность уменьшается. Увеличенный объем льда может привести к тому, что замороженная вода в зимних линиях в доме приведет к повреждению.

Если материал имеет более высокую плотность, чем вода, он будет тонуть. Материал с более низкой плотностью плавает соответственно. Примером является лед, плавающий в стакане воды выше. Это свойство используется в повседневной жизни. В большинстве случаев полые объекты из более плотных материалов, чем вода по структурным причинам, содержат воздух с меньшей плотностью, чем вода. Это позволяет сосуду плавать, пока в нем есть воздух. При промысле создается вес с материалами высокой плотности, чтобы крюк опускался в воду и не плавал на поверхности, особенно если наживка имеет низкую плотность и не тонет.

Эти таблицы приняты Росстандартом и получили категорию рекомендованных данных в Государственной службе стандартных справочных данных (ГСССД). Подтверждением достоверности справочных величин являются результаты независимых обобщений, приведенные в работах, которые соответствуют основным экспериментальным данным, полученным в пределе оцененных погрешностей последних.

Масло имеет плотность ниже, чем вода, поэтому он плавает. Это свойство масла позволяет упростить очистку, например, когда речь идет о разливах нефти в море. Тенденция масла и жира плавать на воде также помогает при приготовлении пищи. Его легче удалить, уменьшая процентное содержание жира и калорий в каждом блюде. Например, когда суп охлаждается и жир затвердевает, его очень легко удалить.

При смешивании коктейлей или подобных напитков, ингредиенты могут быть выбраны на основе их плотности для создания слоев. Для этого медленно добавляют жидкость с низкой плотностью над жидкостью с более высокой плотностью. Можно использовать ложку или обод стекла в качестве руководства для жидкости и очень тщательно выполнять литье.

В разделе приводятся данные для расчета теплофизических характеристик газообразного гелия в указанном диапазоне параметров: источники, расчетные выражения, размерности величин, оценки погрешностей, а также комментарии.

При расчете теплофизических свойств гелия используются соотношения: температура Т = 300÷2500 К, давление Р = 0,1÷6 МПа.

Однако в некоторых случаях это свойство разделения нежелательно. Например, если вещества, содержащие жир, плохо смешиваются с водой, он не даст однородной массы, которая может повлиять на вкус. Плотность самой воды изменяется с изменением концентрации других веществ, которые смешиваются с водой. Хорошим примером является морская вода. Соленая вода моря имеет более высокую плотность, чем пресная вода, а это означает, что вода с менее растворенной солью плавает на соленой воде. Конечно, это трудно увидеть глазом, но вы можете наблюдать это свойство, пытаясь искупаться в соленой воде.

Фундаментальные константы для гелия:

Атомный вес. А = 4,0033 ± 4 × 10 - 6

Удельная газовая постоянная R = 2077,27 ± 0,04 Дж/(кг K)

Температура кипения при нормальном давлении T к = 4,22 K

Критическая температура T кр = 5,19 K

Критическое давление P кр = 0,227 MПa

Наше тело составляет от 45% до 75% воды, с более высоким процентом у детей и более низким процентом у пожилых людей и людей с избыточным весом. Около 5 процентов веса тела состоит из жира. Эти данные предназначены для очень тонких спортсменов. У большинства людей есть не менее 10% жира, но обычно до 20% и 25% у людей с избыточным весом. Если мы попытаемся дрейфовать на соленой воде, а затем на пресной воде, мы заметим разницу. Наше тело будет плавать более легко на соленой воде. Известно, что Мертвое море имеет концентрацию соли примерно в 7 раз больше, чем в океанах, поэтому люди могут плавать на ней, не тонуя.

Критическая плотность r кр = 70,2 кг/м 3 3

Удельный объем

Для расчета удельного объема по уравнению состояния реального газа учитывается второй вириальный коэффициент, м 3 /кг :

V = 1/r = RT/P+B(T) (1 )

B(T) = α 1 T* 1/2 + α 2 T* 1/3 α 3 T* 1/4 ,(1а )

где T* = T/10 4 , T в K, α 1 = – 0,0436074;α 2 = 0,0591117; α 3 = – 0,0190460. Точность расчета B (T) составляет 2 % при температурах в диапазоне T = 300 - 1300 K, и - 5 %при температурах в диапазоне T = 1300 - 2500 K.

Даже если вы не опускаетесь ниже поверхности воды, вы должны, тем не менее, проявлять осторожность. Проглатывание воды с таким высоким содержанием соли вызывает химическую реакцию, которая в тяжелых случаях требует медицинской помощи. Подобно воде, объекты с меньшей плотностью, чем воздух, могут плавать. Так как плотность гелия ниже, он плавает над воздухом, что видно на примере баллона с заполненным гелием, поднимающимся вверх.

По мере увеличения температуры воздуха его плотность уменьшается. Это делает поездки на воздушном шаре возможными. Воздушный шар на археологическом участке древнего майя города Теотиуакан в Мексике растет, когда воздух в воздушном шаре нагревается выше температуры окружающего воздуха. Это, в свою очередь, уменьшает плотность воздуха в баллоне. Когда воздушный шар поднимается над пирамидами, утренний воздух охлаждает воздух внутри воздушного шара, и пилот снова нагревает его.

Удельная изобарная теплоемкость. Дж /(кг· K ) :

H p (T, P) = H po - [RT 2 (d 2 B/d T 2)] (P/RT), (2)

где H po = 5 R /2 = 5193,17 Дж/(кг·K ), температура T измеряется в K, давление P- в Пa . Точность аппроксимации опытных данных не хуже, чем 0,1 %.

Удельная изохорная теплоемкость, Дж /(кг·K ) :

H v ( T, P) = H vo - R (P/RT), (3)

Иногда, однако, требуется отдельный расчет, особенно если стандартные условия не преобладают. Для этого можно разделить массу на объем, поэтому нужно знать эти два значения для вещества. Масса может быть определена с помощью баланса. Объем может быть рассчитан на основе геометрической формы простых твердых частиц объекта или с использованием измерительных стаканов для жидкостей и газов.

Если форма твердого тела слишком сложна для вычисления на основе геометрии, можно найти объем, основанный на методе смещения. Мы можем делать эти вычисления для сложных форм через сосуд с определенным количеством воды. Затем мы погружаем объект полностью в воду и измеряем смещенное количество. Это количество подавленной воды соответствует объему погруженного объекта: наблюдение, приписываемое Архимеду. Однако этот метод работает только для объектов, которые не поглощают или не повреждаются водой.

где H vo = 3 R /2 = 3115,91 Дж/(кг К). Точность аппроксимации не превышает 0,1 %.

Показатель адиабаты (изоэнтропы )

Показатель изоэнтропы , приводится в соответствии с работой :

где в качестве предела при P ® 0 k ® 5/3.

Термодинамическая скорость звука, м /с, :

(5)

Таким образом, объем текстиля не будет определяться таким образом. У царя было подозрение, что ювелир, которому было поручено изготовить корону, заменил золото короля более дешевым материалом. Архимед смог определить это, вычислив плотность короны и сравнив ее с известными в то время плотностью золота. Невозможно расплавить корону, поэтому ему пришлось найти другой способ определить объем. Рассказ пришел к нему, когда он сам принял ванну и окунулся в воду. Он понял, что он может захватывать объем каждого объекта, измеряя смещение воды, из-за чего объект полностью погружается.

где давление P - в Пa , температура T измеряется в K.

Удельная энтальпия Дж /кг, :

(6)

где D Э o = H p o T = 5193,17 T, Дж/кг. Точкой отсчета принято состояние идеального газа (0 K). Точность аппроксимации (при T = 300 - 2500 K и P в диапазоне от 0,1 до 6 Мпа) не превышает 0,1 %.

Некоторые вещества, обнаруженные в природе или произведенные человеком, являются либо полыми внутри, либо имеют сходные свойства с жидкостями, но состоят из частиц, которые являются достаточно большими, чтобы обеспечить пустоту между ними, даже если вещество перешло имеет высокую плотность. Некоторые примеры - песок, соль, мука, зерновые злаки, снег и гравий. Полость может быть заполнена воздухом, водой или другими веществами. В этом случае в полости между частицами будет вакуум. Расчет плотности этих веществ может быть выполнен для количества, в том числе полости, или путем геометрической оценки объема полости, а затем вычитания из общего объема, если частицы имеют относительно однородную форму.

Удельная энтропия, Дж /(кг·K ), по данным работ :

(7)

где

где температура T измеряется в K, давление P - в Пa , P o = 0,101325 10 6 Па. Точность при температуре в диапазоне T = 300 - 2500 K и при давлении в диапазоне P = 0,1 6 МПа не превышает 0,1 %.

Некоторые вещества более рыхлые, другие более компактны и имеют более или менее пустоты между частицами. Это может зависеть от того, как они были вылиты или упакованы для поддержания их текущего состояния. Расчеты плотности здесь сложнее, потому что вы не можете легко оценить объем полости.

В некоторых областях, например в космосе, чрезвычайно важно использовать материалы, которые являются настолько легкими, насколько это возможно. Для того же объема, чем меньше плотность материала, тем меньше масса. Если масса должна быть низкой, используются материалы с низкой плотностью. Поэтому алюминий и его сплавы используются примерно на 80% частей планера.

Коэффициент динамической вязкости, Па с , приводится по работе :

(8)

где

(8a)

(8б)

где T* = T/10 4 , T измеряется в K, P - в Па, β 1 = 0,46041; β 2 = – 0,56991; β 3 = 0,19591; β 4 = – 0,03879; β 5 = 0,00259. Точность при температуре в диапазоне T = 300 - 1200 K составляет 1,5 %и при температуре в диапазоне T = 1200 - 2500 K составляет 2,5 %.

По мере увеличения массы также растет и плотность. Черные дыры являются примером очень плотных тел, потому что их масса чрезвычайно высока по сравнению с объемом. Такие условия создают астрономическое тело, которое поглощает свет и другие объекты, волны и частицы, которые достаточно близки. Самые большие из этих отверстий называются сверхмассивными черными дырами.

Сложно ли вам переводить измерение на другой язык? Гелий всегда хорош для партийного кляпа: дыхание из газовой бутылки делает даже глубокие мужские голоса скрипом. На самом деле благородный газ нетоксичен. Но слишком многое из этого может быть опасным для жизни.

Коэффициент теплопроводности, Вт / (м·K ), :

(9)

Где

(9a)

K 1 показан выше, точность при температуре в диапазоне T = 300 - 1200 K составляет 1,5 % и при температуре T = 1200 - 2500 K составляет2,5 %.

Чтобы понять влияние гелия, нужно сначала знать, как работает человеческий голос, - говорит врач из горла и носа Юрген Лампрехт из Бохума. В гортани содержатся левые и правые голосовые связки. Если вы дышите своими голосовыми связями, звук не создается. Однако при разговоре они закрыты: воздух должен пробираться между голосовой складкой - звуком.

На голос влияют мышцы гортани. Однако только мышцы не могут сокращаться и расслабляться так быстро, как это необходимо для разных шагов. Давление воздуха, когда речь идет, стимулирует вокальные складки только вибрировать, остальное делает очень сложную вибрацию, которая контролируется мышцей.

Данные, приведенные в таблице ниже, рассчитаны по приведенным выше соотношениям. Кроме того, соотношение δ = β/ r используется для расчета коэффициента кинематической вязкости; γ = α/(H p r ) – для коэффициента температуропроводности , и ε = δ / γ– для числа Прандтля.

Мы исключили значения теплоемкости Н из приведенной ниже таблицы,т.к.в исследуемом интервале температур темплоемкость слабо изменяетсяи равна 5,193 Дж/(г· К).

Cтраница 1

Плотность гелия но отношению к воздуху составляет 0 138, удельный объем - 5 596 см3 / г. Гелий почти не растворим в воде и других жидкостях и меньше, чем любой другой газ склонен к адсорбции.

Плотность гелия при 0 и 1 атм равна.

Плотность гелия составляет примерно V. Поскольку шар находится в воздухе, простой путь решения задачи состоит в следующем: считать плотность шара равной - 6 / 7 рвозд и не обращать в дальнейшем внимания на присутствие воздуха.

Добровольским и Голубевым определена плотность гелия на восьми изотермах от 20 до 164 К и шести изобарах до 500 атм.

Из табл. 2 видно, что плотность гелия невелика, а теплоемкость значительна; по этим характеристикам гелий уступает только водороду. Газообразный гелий обладает высокой теплопроводностью и является хорошим теплоносителем.

Какова подъемная сила F 1 м3 гелия, идущего на наполнение дирижаблей, если плотность гелия относительно воздуха равна 0 137 и 1 м3 воздуха весит 1 3 кгс.

F - численный коэффициент для приведения удельного веса ртути к значению, соответствующему стандартному значению ускорения силы тяжести и температуре 0 С; - 0 001 - суммарная поправка на капиллярную депрессию уровня ртути (диаметр трубки барометра 32 мм); / j - расстояние в мм от средней точки спирали термометра до линии конденсации водяного пара (направление вверх считается положительным); / 2 - расстояние в мм от линии конденсации водяного пара до нижнего мениска ртути в барометре (направление вверх считается положительным); гг - отношение плотности насыщенного водяного пара при давлении р к плотности ртути; г2 - отношение плотности гелия при давлении р и комнатной температуре к плотности ртути.

Отделенный, как аргон, от азота и других подмесей, гелий выделяется из смеси с другими аргоновыми газами на основании того, что он легче их всех, а потому проникает чрез пористые перегородки в наибольшем количестве, а при действии холода, даже развиваемого жидким водородом, не превращается в жидкое состояние ; если же гелий смешан с другими аргоновыми газами, то при их сжижении растворяется в них, а такой раствор при - 250 (жидкий водород) выделяет в пустоту почти один гелий. Плотность гелия лишь в 2 0 раза превосходит плотность водорода, так что после него это наиболее легкий газ. В части аргоновых газов, подверженных сжижению, и в тех частях сжиженного воздуха, которые испаряются наиболее трудно, находятся еще два газа, считаемые, как аргон, простыми телами, но кипящие выше аргона, а именно криптон Кг 81 8 и ксенон Хе 128, открытые Рамзаем и Траверсом.

Рассмотрим теперь взаимодействие нейтрона с ротонным спектром. Нам необходимо определить изменение плотности гелия в месте нахождения нейтрона, обусловленное наличием ротонов.

В заключение мы должны рассмотреть переходы из состояния квазисвободной плоской волны в локализованное состояние электрона в гелии. Сандерс и Левин наблюдали , что, когда плотность гелия в газовой фазе возрастает при 4 2 К, в области 6 - Ю20 - 1 2 - 1021 атом / см3 достигается критическое значение плотности, начиная с которого подвижность электрона убывает на три-четыре порядка до величины, соответствующей подвижности электрона в жидкости. Теоретическое исследование зависимости энергий свободного и локализованного состояний электрона от плотности в гелии приводит к значению 1 0 - 1021 атом / смА, выше которого локализованные состояния становятся более стабильными, чем свободные. Это теоретическое значение хорошо согласуется с экспериментальными данными. Полученный результат легко понять, если учесть, что при относительно низких плотностях пузырек не является конфигурацией с наинизшей энергией, поскольку работа объемного расширения, требующаяся для образования полости, еще велика. В то же время снижение энергии локализованного состояния по сравнению с энергией плоской волны мало ввиду малой плотности. Эксперименты Сандерса вместе с изложенными соображениями подтверждают применимость пузырьковой модели.

В заключение мы должны рассмотреть переходы из состояния квазисвободной плоской волны в локализованное состояние электрона в гелии. Сандерс и Левин наблюдали , что, когда плотность гелия в газовой фазе возрастает при 4 2 К, в области б - Ю20 - 1 2 - 1021 атом / см3 достигается критическое значение плотности, начиная с которого подвижность электрона убывает на три-четыре порядка до величины, соответствующей подвижности электрона в жидкости. Теоретическое исследование зависимости энергий свободного и локализованного состояний электрона от плотности в гелии приводит к значению 1 0 - 1021 атом / см3, выше которого локализованные состояния становятся более стабильными, чем свободные. Это теоретическое значение хорошо согласуется с экспериментальными данными. Полученный результат легко понять, если учесть, что при относительно низких плотностях пузырек не является конфигурацией с наинизшей энергией, поскольку работа объемного расширения, требующаяся для образования полости, еще велика. В то же время снижение энергии локализованного состояния по сравнению с энергией плоской волны мало ввиду малой плотности. Эксперименты Сандерса вместе с изложенными соображениями подтверждают применимость пузырьковой модели.

Процесс при небольших перепадах протекает почти обратимо в. Др устанавливается разность темп-р ДГ такая, что Др р5ДГ, где р - плотность гелия, S - энтропия единицы массы гелия.

Вычислить вероятность рассеяния удается только для нейтронов, скорость которых меньше скорости звука в гелии II, что соответствует энергиям, меньшим, чем 3 5 К. В этом случае энергия взаимодействия нейтрона с гелием имеет весьма простой вид - она пропорциональна плотности гелия. В промежуточной области энергий, между 3 5 и 15 5 К, вычисления наталкиваются на большие затруднения.

Активированные угли были получены прокаливанием сарана при 600 с последующей обработкой паром при 950; длительность обработки паром последовательно увеличивалась. В третьем и четвертом столбцах даны объемы, вычисленные по правилу Гурвича по изотермам адсорбции NJ и СгН5С1; в пятом столбце приведены объемы, вычисленные по плотности гелия и ртути.