人类最早发现的超流体是接近绝对零度的液氦。
氦单质在极低温度下由气态氦转变为液态氦。由于氦原子间的相互作用(范德华力)和原子质量都很小,很难液化,更难凝固。
液氦
液氦是氦的液化体。无色透明,无臭无味。沸点只有4.125K。要知道绝对零度是零下273.15度,液氦能把物体冷却到接近零下270度。而且液氦还在常压下永远不会凝固,也就是它再冷也不会“结冰”。只有加压到25个以上大气压才成为固体,这个特征也极为有用,也就是基本永远不用担心液氦会凝固堵塞管道。氦的早期应用是在发现液氢容易爆炸后用氦气来充飞艇和气球。氦气的密度要比空气小得多,所以往气球和飞艇里充入氦气。
超导材料,都要在零下130℃以下的低温中才能表现出超导特性,其中应用最广泛的那几种,只有液氦能比较简便地实现这样的极低温。低温超导在电磁炮和其他电磁有关的领域广泛应用,甚至核磁共振等设备也需要液氦。另外液氦涉及未来的超级发动机技术。一般来说,从热力学原理来说,涡轮发动机吸收冷空气,然后喷出热尾流来飞行,这本身就有一定的能源浪费。如果发动机喷出的尾流和吸收的空气一样冷,这样的发动机的做功效率才是最高的。想要要实现理论上的这一点,必须离不开液氦这种物质。天然气中的氦气是铀之类的放射性元素衰变的产物。只有在天然气矿附近有铀矿时,氦气才能在天然气中汇集。超级大国生产和储存的氦气,要占世界总产量的80%以上,氦气资源占50%以上。
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