Гелий точка кипения

Для прецизионной термометрии наибольший интерес представляют низкотемпературные точки кипения или тройные точки таких газов, как гелий, водород, неон, кислород, аргон и метан. Основные принципы реализации любой из этих точек являются общими для всех. Они будут изложены в процессе описания аппаратуры и методики работы с ней при реализации тройной точки и точки кипения водорода. При этом будут отмечены специфические особенности работы с другими газами. Измерение давления паров Не и Не занимает особое место, поскольку обеспечивает воспроизведение принятых международных температурных шкал. Эти шкалы и их реализация обсуждались в гл. 2. [c.152]

Рассматривается также возможность использования явления снижения электрического сопротивления проводника по мере уменьшения его температуры с помощью искусственного охлаждения. Это явление ие связано со сверхпроводимостью, описанной выше. Оно просто объясняется тем, что с понижением температуры металла электрически заряженные частицы реже сталкиваются с атомами кристаллической решетки, поскольку чем ниже температура, тем меньше амплитуда колебательных движений атомов. Изменение сопротивления может быть очень резким, как видно из рис. 9.8, где представлена кривая зависимости сопротивления чистого алюминия от температуры. Стрелками обозначены точки кипения гелия, водорода и азота. При температуре около 40 К и ниже сопротивление сильно зависит от наличия примесей и может быть на порядок больше, чем показано. [c.236]

Магнитные свойства определяли при комнатной температуре (300 К) и при температурах хладагентов смеси сухого льда и спирта — 194,6 К, жидкого азота — 77 К, жидкого гелия — 4,2 К. В каждом случае образец полностью погружали в хладагент, налитый в специальный сосуд, и выдерживали определенное время для приобретения образцом температуры охлаждающей среды. Комнатную температуру замеряли ртутным термометром, температуру смеси сухого льда со спиртом — спиртовым термометром. Температуры жидкого азота и гелия не замеряли специально, потому что считается, что они близки к точкам кипения этих хладагентов. [c.354]

Если начальная температура входящего газа будет поддерживаться около 100° К для водорода и 20° К для гелия, то метод дросселирования позволяет произвести сжижение водорода и гелия. Температуры кипения тройной и критической точек для водорода и гелия приведены в таблице 9. [c.225]

Выше мы видели, что практически метод понижения точки кипения жидкого гелия не позволяет достигнуть температуры ниже 0,7° К. [c.227]

Точка сверхпроводящего перехода свинца 7,1999 К Точка кипения гелия Не 4,2221 [c.31]

При температурах ниже точки кипения гелия использование газового термометра для получения термодинамической температуры требует введения чрезмерно больших поправок, что приводит к значительному понижению точности. Наиболее надежным для этой области температур следует считать магнитный метод установления температурной шкалы. Термометрическим веществом в этом случае служат слабые парамагнетики, обычно квасцы. Термометрическим параметром является магнитная восприимчивость. Полученная измерением магнитной восприимчивости магнитная температура переводится в термодинамическую введением соответствующих поправок, связанных в основном с отклонением восприимчивости парамагнетиков от закона Кюри — Вейсса. [c.6]

Для градуировки платиновых термометров сопротивления по МШТ определены четыре реперные точки фазовых переходов, одна из которых является точкой затвердевания, а три другие — точками кипения. При реализации этих реперных точек лучше стремиться к созданию новой методики, улучшающей воспроизводимость точек, чем следовать старым рекомендованным процедурам, установленным практикой прежних лет. В Национальном бюро стандартов США вместо точки плавления льда применяется только тройная точка воды, реализованная в герметичной ампуле. Точки кипения серы и воды реализуются при активном кипении в кипятильниках, соединенных с резервуаром, содержащим гелий с регулируемым давлением. Давление гелия регулируется вручную с помощью точного манометра так, чтобы на уровне чувствительных элементов термометра сопротивления оно было равно 1 атм. Точка кипения кислорода реализуется в аппаратуре, которая содержит жидкий кислород и его пары при атмосферном давлении. Кислород отделяется от гелия, содержащегося в резервуаре, тонкой металлической мембраной, которая позволяет контролировать равенство давлений кислорода и гелия. [c.119]

Внешняя поверхность кипятильника изолирована от излучения двумя коаксиальными бумажными экранами с алюминиевым покрытием, заключенными в металлический чехол. Такая конструкция обеспечивает достаточно хорошую термическую изоляцию, поэтому для нагревания кипятильника до температуры 100°С требуется мощность не более 70 вт. Избыток мощности над 70 вт расходуется на создание избыточного потока пара, который поступает в конденсатор, где он приходит в соприкосновение с гелием. Обычно кипятильники для определения точки кипения воды имеют мощность 125 вт. Поскольку точка кипения воды определена как температура равновесия [c.129]

Проведен также анализ чистоты серы, применявшейся для определения точки кипения. Установлено присутствие селена, мышьяка и теллура в количестве менее одной миллионной доли для каждого. Мюллер нашел [12], что добавление к сере одной тысячной доли селена и мышьяка приводит в целом к повышению температуры кипения не более чем на 0,1°. Однако сера, взятая после использования в кипятильнике, содержала около 140-10 частей углерода, 76-10 частей нелетучих веществ и около 8- 10" частей железа. После очистки серы в лаборатории содержание этих элементов в сере стало равно 2-10 частей углерода, 3-10 частей нелетучих веществ, 1-10 частей железа. При использовании очищенной серы в кипятильнике изменения ее конечной температуры кипения не наблюдалось. Отсутствовало также и падение температуры в начале кипения. При загрузке в кипятильник новой порции серы необходимо ее прокипятить в течение нескольких часов для удаления газов и затем охладить, чтобы к началу градуировки термометров сера была свободна от газов. Во время работы в трубке кипятильника находится небольшое количество гелия, передающее давление манометру в нерабочие промежутки этот гелий остается в кипятильнике. [c.133]

Диаметры защитных оболочек термометров, которые должны градуироваться в этом приборе, различны, поэтому и гильзы были изготовлены различных диаметров — от 7,5 до 13 мм. Длина гильз составляла около 41 см, что обеспечивало достаточное погружение большинства термометров, но такие гильзы оказываются слишком длинными для некоторых специальных термометров, имеющих короткую защитную оболочку. Так как точка кипения кислорода ниже точек кипения некоторых газов, например углекислого газа и водяных паров, которые в небольших количествах присутствуют в воздухе, то желательно избежать присутствия этих газов в гильзах. Это достигается уплотнением термометров в верхней части гильз с помощью резиновых втулок, откачкой воздуха и заполнением гильз сухим гелием. Использование гелия в гильзах имеет то добавочное преимущество, что гелий обладает большей теплопроводностью, чем воздух, вследствие чего улучшается тепловой контакт гильзы с оболочкой термометра. [c.136]

Термодинамическая Ш. т. основана на втором начале термодинамики и опред. в широком интервале тем-р от точки кипения гелия до точки затвердевания золота) по газовой Ш. т., измеряемой газовым термометром. [c.345]

Прогресс, достигнутый при переходе от значения 4,22° К (нормальная точка кипения гелия) к значению 0,005 К (температура, впервые полученная в 1935 г.), соответствует по логарифмической шкале переходу от— 1336°L приблизительно до — 3500°L. Это свидетельствует, безусловно, об огромном прогрессе в области достижения низких температур, но показывает также, что такое понижение температуры приближает нас к нижнему пределу температур не больше, чем переход от точки плавления золота (1336° К) к точке плавления вольфрама (около 3700° К)—к верхнему. [c.26]

Температура равновесия между жидкой водой и ее паром реализуется динамическим методом, согласно которому термометр помещают в атмосферу насыщенного пара, находящегося или в герметически закрытых приборах, или в приборах, сообщающихся с атмосферой. Первый тип приборов, в которых гипсометр и манометр связаны с наполненным гелием маностатом большого объема, предпочтительнее при точном эталонировании в точке кипения воды. Гипсометр необходимо поместить так, чтобы были исключены перегрев пара вокруг термометра, загрязнение воздухом или другими веществами, а также влияние радиации. Критерием достижения равновесной температуры может служить то, что наблюдаемая температура, приведенная к постоянному давлению, оказывается независимой от времени, изменений в скорости подвода тепла к жидкости и в потерях тепла через стенки и от глубины погружения термометра. [c.57]

Как уже говорилось в 15.1, наивысшая критическая температура, достигнутая к настоящему времени, равна 23 К для ЫЬзОе. Однако этот сплав не является удовлетворительным по своим механическим свойствам. Технологическими сверхпроводящими сплавами являются N53811 (7 ,= 17—18К), N5—2г—Т1 (7, = 9—ПК). Для поддержания таких низких температур необходимо пользоваться специальными криостатами с жидким гелием (точка кипения при атмосферном давлении 4,2 К). Тем не менее, как мы увидим в дальнейшем, явление сверхпроводимости уже имеет практические применения несмотря на сложности, связанные с охлаждением, ибо некоторые важные для практики свойства имеются только у сверхпроводников и их нельзя заменить другими материалами. [c.322]

Получив жидкий водород, ученые стремились получить еще более низкие температуры и сжижить другие газы. Трудно поддавался сжижению гелий. Однако и он был покорен учеными. Гелий можно предварительно охладить, приведя его в контакт с жидким азотом или жидким воздухом, можно также заставить гелий совершать работу в процессе адиабатического расширения, понизив тем самым его температуру. Затем холодный гелий многократно пропускается через установку Джоуля—Томсона и спустя соответствующее число циклов через сопло начинает капать сжиженный гелий. Точка кипения жидкого гелия равна 4,2 К, что примерно на два порядка ниже естественной температуры. [c.97]

Влияние примесей на точку кипения неона также невелико. Гелий легко удаляется из образца при его замораживании и откачке, хотя примеси водорода при этом остаются. Присутствие 2-10 % водорода понижает точку кипения на 0,1 мК-Извлечь водород из неона непросто, однако Энксин [5] показал, что в его криостате, где имеется большой объем с парами, отделенный от конденсационной камеры узкой трубкой, водород быстро откачивается, оставляя чистой поверхность жидкость— пар неона. Присутствия азота и других нелетучих газов в неоне относительно легко избежать, поддерживая при конденсировании неона в камеру входную трубку достаточно холодной для вымораживания на ней примесей. [c.161]

В этом случае можно уменьшить используя мелко раздробленные или порошкообразные образцы и помеш ая их вместе с термометром и нагревателем в сосуд, заполненный гелием при низком давлении. Этот же метод следует применять в тех случаях, когда нельзя изготовить сплошной образец или когда он может портиться при понижении давления (как некоторые соли, содержаш ие кристаллизационную воду). Поскольку в этом случае необходимо заключать образец в сосуд, величина Саддцт. существенно возрастает. Другая встречающаяся в этой методике трудность состоит в том, что при нагревании с новерхности образца десорбируется некоторое количество газа, вследствие чего измеренная величина А будет меньше значения, соответствующего количеству подведенного тепла. Известным преимуществом этого метода является возможность использовать основной сосуд калориметра (или небольшой припаянный к нему сосуд) как газовый термометр для калибровки термометра, измеряющего температуру образца в области температур от точки кипения гелия до минимальных температур, достижимых с помощью водорода (4,2 — Ю К). [c.329]

Казимир, де-Хааз и де-Клерк [59] выполнили эксперименты с образцом из ие очень чистого материала. Они ограничились областью температур, в которой еще справедлив закон Кюри [у(У ) = 1] и в которой штарковская теплоемкость иропорциопальна 1/Т , т. е. температурами выше 0,5° К. Размагничивания производились от точки кипения жидкого гелия. При этих температурах теппоемкость решетки дает еш,е существенный вклад в энтропию соли, так что энтропия могла быть получена по эксперименталь-пым данным с достаточной точностью. Результаты измерений показаны нш [c.483]

Спектральные линии гелия были обнарун ены п 1868 г. рядом исследователей в атмосфере солнца. В последующие годы эти линии были приписаны новому элементу, который не был тогда еш о найден на земле. Существование гелия на земле было впервые установлено в 1895 г. Рамзаем, выделившим небольшое количество этого газа из природных урановых минералов. Пять лет спустя он и Траверс показали, что гелий не ожпжается при температуре жидкого водорода и, следовательно, имеет более низкую, чем водород, точку кипения. Из целого ряда экспериментов, в которых изучалась сжимаемость гелия прп низких температурах, а также из измерений изотерм газа различные авторы установили, что точка кипения гелия лежит ниже 6° К. В одном из своих пе])1 ых опытов Камерлинг-Опиес наблюдал лишь туман из капель жидкого гелия. [c.784]

Изменение плотности. В 1933 г. Кеезом и мисс Кеезом [71] изучали уравнение состояния жидкой фазы гелия. Ими был1г получены пзо-пикнали (линии равной плотности) гелия в интервале температур от 1,15° К до точки кипения для давлений до 35 атм. Ряд сглаженных кривых для различных плотностей в зависимости от давления и температуры приводится [c.819]

Первый звук. После открытия температурных волн в жидком Не И стало общепринятым в отличие от второго звука говорить об обычных звуковых волнах, т. е. о распространении колебаний плотности, как о первом звуке. Впервые скорость первого звука измерили в 1938 г. Финдли, Питт и др. [123] на частоте 1,338 мггц. Измерения проводились от точки кипения гелия (4,2° К) до 1,76° R. [c.849]

Пользуясь методом Линде с предварительным охлаждением, английский учейый Д. Дьюар в 1898 г. впервые получил жидкий водород. Метод Линде был использован и для ожижения гелия, имеющего по сравнению с любыми другими газами самую низкую точку кипения (4,2 К) впервые жидкий гёйий был получен в 1908 г. голландским физиком Г. Каммерлинг-Оннесом. [c.456]

Область применения газового термометра довольно широка от температур, близких к точке кипения гелия (4,2°К), до точки затвердекапия золота (1053° С), а в некоторых случаях даже несколько выше. [c.36]

Термометры для калориметрии при температурах ниже точки кипения кислорода выполняются по типу Мейерса в платиновых гильзах (защитных оболочках) диаметром 5,5 мм и длиной 48 мм>). Поскольку при работе эти термометры обычно монтируются в калориметрах с помощью мягкого припоя, обеспечение теплопроводности с внешней поверхностью защитной оболочки в данном случае не является проблемой. Платиновые провода герметично пропускаются через стеклянный колпачок, который закрывает конец платиновой гильзы. В точке кипения серы стекло становится проводящим, вследствие чего, не обеспечивается достаточная изоляция выводов и, следовательно, увеличивается трудность градуировки термометра при этой температуре. Электропроводность стеклянной изоляции в термометрах сопротивления этой конструкции обсуждалась Хогом [7]. Чтобы обеспечить тепловой контакт между чувствительным элементом и оболочкой в этих термометрах при температурах ниже или близких к 10°К, оболочки термометров наполняются свободным от водорода гелием, содержащим незначительное количество кислорода. [c.116]

В гелиевой линии, соединяющей точный манометр с кипятильниками для воды и серы, необходимо предотвратить проникновение паров воды и серы в манометр. Это легко достигается путем охлаждения горизонтального участка линии сухим льдом. В аппарате, реализующем точку кипения кислорода, это, однако, выполнить не столь просто. В этом случае был избран метод помещения в соединительной линии плоской металлической мембраны ( диафрагмы ) толщиной около 60 мкм, которая отделяет кислород от гелия. Чувствительность и воспроизводимость метода мембраны настолько велики, что возможно определение давления кислорода с точностью, эквивалентной точности 0,0001° при определении температуры кипения. Мембрана заключена в камеру с тесно расположенными стенками, так что при изменении давления она может прогибаться лищь на небольшую величину, упираясь в стенку, которая предохраняет ее от деформации выше предела упругости. [c.135]

Принятое значение 4,216°К для температуры кипения гелия является результатом трех измерений, проведенных Шмидтом и Кеезомом на основании температуры кипения водорода (20,381°К). Пользуясь теми же самыми данными по давлению паров водорода, Берман и Свенсон подтвердили это значение для точки кипения гелия с точностью 0,002°. Вулли, Скотт и [c.242]

Контролируемые отжиг матрицы и диффузия имеют очень большое значение для анализа экспериментальных результатов. Поэтому возможность изменять температуру матрицы является важнейшей характеристикой эксперимента и, вероятно, основным преимуществом новейших криостатов с микрокриогенными системами. В ранних исследованиях по матричной изоляции в качестве хладагентов использовали жидкий гелий или жидкий водород в этом случае без их удаления из криостата невозможно поднять температуру намного выше соответствующих точек кипения. После удаления хладагента температура быстро возрастает и единственным способом охлаждения служит новое переливание хладагента, когда температура сразу падает соответственно до 4 или 20 К. Микрокриогенная установка позволяет регулировать не только температуру матрицы, но и скорость ее измег нения. Степень отвода тепла можно сделать большей, равной или меньшей притоку тепла к матрице, что и создает возможность постоянной регулировки температуры. Таким путем осуществляют намного более тщательное изучение отжига и диффузии в матрице. [c.28]

Используемое здесь выражение низкие температуры не является точным и применяется для обозначения диапазона температур, изменяющихся от характерных для обычных жидких хладагентов, которые могут иметь комнатную температуру ( 298 К), до температуры жидкого гелия 4 К. В работе [1] Скотт перечисляет 36 жидкостей, точка кипения которых при атмосферном давлении лежит в указанном диапазоне температур и которые автор относит к криогенным жидкостям. В работах [1—4] криогенными называются те жидкости, точка кипения которых при атмосферном давлении лежит ниже 123 К. Наиболее известньими из них являются так называемые истинные газы, такие, как гелий, водород, неон, азот, кислород и воздух. [c.9]

ЧЭ вставляют в защитную металлическую гильзу, герметизация которой со стороны выводов осуществлена с помощью втулки из вакуумно-плотной керамики. Из этой гильзы также откачивается воздух, и она заполняется гелием под небольшим давлением. При таком выполнении термометра обеспечивается хорошая теплоотдача от среды, температура которой измеряется, к ЧЭ. Термометр ТСП-4054 обладдет малой инерционностью (показатель тепловой инерции бсо 2 с). При измерении температуры от 20°С до точки кипения азота или воздуха погрешность термометра не превышает 0,01 [19]. [c.201]

На практике при измерении темп-ры по термодинамич. Т. ш. применяют, как правило, не цикл Карно, а одно из строгих следствий второго начала термодинамики, связывающее удобно измеряемое термометрич. св-во с термодинамич. темп-рой. В числе таких соотношений законы идеального газа, восприимчивость идеального парамагнетика, законы излучения абсолютно чёрного тела и т. д. В широком интервале темп-р, примерно от точки кипения гелия до точки затвердевания золота, наиболее точные измерения термодинамич. темп-ры обеспечивает газовый термометр. [c.742]

Для ожижения гелия жидкий водород является единственным подходящим хладоагентом. Нормальная температура кипения водорода 20,4° К, тройная точка 14° К. Однако вследствие недостаточного теплового контакта между твердым водородом и окружающими стенками теплопередача при псиользовании твердого водорода очень низка, и поэтому, кроме особых случаев, описанных ниже, водородное охлаждение до температур ниже тройной точки не применяется. [c.129]

Внезапное прекращение кипения представляет собой действительно очень эффектное зрелище, и с тех пор Х-точку именно так обычно и демонстрируют в широкой аудитории. Ни Мак-Лепнан, ни его сотрудники не пытались интерпретировать этот эффект. Это не было сделано даже после обнаружения необычайного роста тенлонроводности, когда стало очевидна связь между обоими явлениями. По-видимому, истинную природу изменения в гелии невозможно было понять потому, что не был известен ни один механизм, при помощи которого можно было бы объяснить, почему теплопроводность в жидком диэлектрике внезапно возрастает в миллион раз. [c.789]

На рис. 7.16 формула (7.2) сопоставлена с опытными данными, полученными при кипении азота п кислорода, а на рис. 7.17 — при кипении водорода, неона, аргона и гелия. Из рисунков видно, что основные представленные здесь опытные данные, полученные при кипении жидкостей на разных поверхностях нагрева (трубы, проволочки, пластины, торцы стержней), изготовленных из различных материалов (меди, латуни, бронзы, никеля, нержавеющей стали, платины), располагаются около расчетной кривой (7.2) с разбросом 35%. Если учесть, что при кипении криогенных жидкостей температурные напоры исчисляются градусами и даже десятыми долями градуса, то такой разброс не является чрезмерно большим . Опытные данные, в которых температурные напоры исчислялись сотыми долями градуса (например, данные авторов [32], полученные при кипении гелия на торце медного стержня), на график не наносились, так как в этих опытах ошибки при определении температурных напоров н соо 1 ветственно коэффициентов теплоотдачи могут быть весьма велики. [c.208]

Откачивая испаряющийся газ из герметизир. сосуда, можно уменьшать давление над жидкостью и тем самым понижать темп-ру её кипения. Естеств. или принудит, конвекция и хорошая теплопроводность хладагента обеспечивают при этом однородность темп-ры во всём объёме жидкости. Таким путём удаётся перекрыть широкий диапазон темп-р от 77 до 63 К при помощи жидкого азота, от 27 до 24 К — жидкого неона, от 20 до 14 К — жидкого водорода, от 4,2 до 1 К — жидкого гелия. Методом откачки нельзя получить темп-ру ниже тройной точка хладагента. При более низких темп-рах вещество затвердевает в теряет свои качества хладагента. Промежуточные темп-ры, лежащие между указанными выше интервалами, достигаются спец, методами. Охлаждаемый объект теплоизолируют от хладагента, помещая его, наир., внутрь вакуумной камеры, погружённой в сжиженный газ. При небольшом контролируемом выделении теплоты в камере (в ней имеется электрич. нагреватель) темп-ра исследуемого объекта повышается по сравнению с темп-рой кипения хладагента и может поддерживаться с высокой стабильностью на требуемом уровне. В др. способе получения промежуточных темп-р охлаждаемый образец помещают над поверхностью испаряющегося хладагента и регулируют скорость испарения жидкости нагревателем. Отвод теплоты от исследуемого объекта здесь осуществляет поток испаряющегося газа. Применяется также метод охлаждения, при к-ром холодный газ, получаемый при испарении хладагента, прогоняется через теплообменник, находящийся в тепловом контакте с охлаждаемым объектом. [c.349]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...