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液氦的獲取

2016-6-29 12:30:31

1908年，Kamerlingh Onnes 首次成功將氦液化，由于技術(shù)的限制，當(dāng)時所使用的系統(tǒng)相當(dāng)復(fù)雜，并且獲得的液氦量也很少，如此復(fù)雜的系統(tǒng)在實(shí)驗(yàn)中的使用時非常不方便的，如果在實(shí)驗(yàn)中，需要的液氦量不大時，通常采用其他方法來獲取少量的液氦，用于在實(shí)驗(yàn)室中獲取少量液氦的方法最早是Simon在，1948年所提出的方法。在這個系統(tǒng)中，并不是連續(xù)得制取液氦，而是在完成了許多熱力過程后才產(chǎn)出一定量的液氦。

首先將100~150atm的氦氣充入厚壁容器中，此時系統(tǒng)的溫度仍然處于環(huán)境溫度，再將液氮灌入液氮容器中，對整個系統(tǒng)進(jìn)行冷卻。經(jīng)過一段時間后，整個系統(tǒng)包括氦氣均處與液氮溫區(qū)，即77K,通常為了加速降溫過程，在真空腔和液氫容器中充入氦氣或其他氣體作為熱交換氣體。當(dāng)整個系統(tǒng)處于77K 時，將真空腔和液氫容器中的熱交換氣體抽空，在這個過程中，進(jìn)氣閥門一直處于打開狀態(tài)，將液氫充入到液氫容器中，是的氦氣的容器被冷卻到液氫溫度。

如果這個時候?qū)σ簹溥M(jìn)行減壓，可以將氦氣容器的溫度降到10K左右，這時，關(guān)掉進(jìn)氣閥門，將排氣閥門打開，使系統(tǒng)減壓，由于最后保留在氦氣容器中的氣體對排出的氣體做功。使排出的氦氣將系統(tǒng)的內(nèi)能降低，盡管存在從液氫容器到液氦容器的漏熱，但是由于在低溫下容器的比熱容很小，這部分漏熱并不會很大，因此對系統(tǒng)的性能不構(gòu)成威脅。通常，使用這樣的一個過程，最終在氦氣容器中可以獲取部分的液氦。

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