الهليوم السائل

الهليوم السائل Liquid helium يوجد الهليوم على شكل سائل فقط عند درجة حرارة منخفضة جدا. تختلف نقطة الغليان والنقطة الحرجة للهليوم من نظير فيزيائي إلى آخر؛ انظر الجدول أدناه ولاحظ القيم. ان كثافة الهليوم السائل_4 عند نقطة غليانه وعند 1 ضغط جوي (درجة الغليان عند مستوى سطح البحر) هي حوالي 0.125 ج/ مل [0]

الهليوم السائل في كوب.

تمت إسالة(جعله سائلا) النظير أربعة للهليوم لاول مرة فيعشرة يوليو1908 من قبل الفيزيائى الهولندي هايك أونز.[1] الهليوم السائل_4 يستخدم كسائل للتبريد، فهوينتج تجاريا للاستخدام في المغناطيسات المفرطة الموصلية مثل تلك المستخدمة في التصوير بالرنين المغناطيسي أوالرنين المغناطيسي النووي. يتم إسالة الهيليوم باستخدام حلقة هامبسون-ليند.[2]

درجات الحرارة المطلوبة لتسييل الهليوم منخفضة بسبب ضعف قوة التماسك بين ذراته. ان قوة التماسك بين ذرات الهيليوم هي ضعيفة بالأساس لانة من الغازات النبيلة ولكن تأثيرات الكم مهمة للهيليوم بسبب كتلته الذرية المتدنية التي تضعفها اكثر. نقطة انعدام الطاقة (تساوي صفر) في السائل تكون اقل إذا كانت قوة التماسك بين الذرات أقل, بالتالي فان السائل يقلل فترة انعدام الطاقة بزيادة المسافة بين الذرات. ولكن عند وجود هذه المسافة الكبيرة بين الذراتقد يكون تأثير قوى التجاذب بين الذرات أضعف.[3]

لأن القوى الذرية ضعيفة يبقى الهيليوم سائلا عند درجة الصفر، ويتصلب الهليوم فقط تحت الضغط الشديد. عند درجة حرارة منخفضة بما فيه الكفاية فان الهليوم-3 والهليوم-4 يخضعان لعملية الانتنطق إلى فترة السيولة التامة(انظر الجدول أدناه).[4]

كل من الهليوم-3 والهليوم-4 السائلان غير قابلان للتجانس بشكل تام عند درجة حرارة أقل من 0.9 عند ضغط البخار المشبع. تحت هذه الحرارة (0.9) يخضع خليط من النظيرين الفيزيائيين لفترة انفصال إلى سائلين، الأول سائل طبيعي وامض هوعلى الأغلب هليوم-3 والاخر سائل مائع كثيف وهوعلى الأغلب هليوم-4. (وهذا يحدث لأن النظام يمكن حتى يخفض سخونته عن طريق الانفصال.) عند درجات حرارة منخفضة، شكل هليوم-4 الغني قد يحتوي على ما يصل إلىستة ٪ من هليوم-3 في المحلول، مما يجعل من الممكن وجود سائل بارد مخفف والقادر على الوصول إلى درجات حرارة تصل إلى بضعة مللي كلفن فوق الصفر المطلق.[5][6]

خصائص الهيليوم السائل	الهليوم - 4	الهليوم 3
درجة الحرارة الحرجة	5.2 ك	3.3 ك
نقطة الغليان على مستوى سطح البحر	4.2 ك	3.2 ك
الحد الأدنى من الضغط اللازم للذوبان " gtc:prefix="" gtc:mediawiki-xid="9" gtc:temp>[9]	25 ضغط جوي (درجة الغليان عند مستوى سطح البحر)	29 ضغط جوي عند 0.3 ك
درجة حرارة التحول إلى سائل فائق السيولة عند ضغط البخار المشبع	2.17 ك	1 مللي كلفن في صفر الحقل المغناطيسي " gtc:prefix="" gtc:mediawiki-xid="11" gtc:temp>[11]

الهليوم السائل (في زجاجة الفراغ) في 4.2K و1 ضغط جوي، الغليان ببطء.
نقطة تحول لامبدا: خلال تبريد السائل على درجة حرارة 2.17ك يصبح الغليان عنيفا بشكل فجائي للحظة ثم يتوقف تماما.
شكل فاثق السيولة عند درجة حرارة 2.17 أوأقل. (لا يغلي) لا غليان

أنظر أيضاً

Expansion ratio
نيتروجين سائل
هيدروجين سائل
مائع فائق
هواء سائل
فهم التبريد الشديد
أكسجين سائل

المصادر

^ ويلكس، مرجع سابق. المرجع السابق ص. 1.
^ ويلكس، مرجع سابق. المرجع السابق ص. 1.
^ ويلكس، مرجع سابق. المرجع السابق ص. 289.

J. Wilks (1967). The Properties of Liquid and Solid Helium. Oxford: Clarendon Press. ISBN .
Freezing Physics: Heike Kamerlingh Onnes and the Quest for Cold , Van Delft Dirk (2007). Edita - The Publishing House Of The Royal Netherlands Academy of Arts and Sciences. ISBN 9789069845197.