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氦气在高真空装置、核反应堆、宇宙飞船中用作检漏剂和扫气。氦气密度比空气小很多,常被充入气球和飞艇,带人们在空中飞翔。氦气化学性质不活泼,使氦气热气球和飞艇比热气球和飞艇更为安全。
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和原子质量都很小,很难液化,更难凝固。富同位素4He的气液相变曲线的临界温度和临界压强分别为5.20K和2.26大气压,一个标准大气压下的温度为4.215K.在常压下,温度从临界温度下降至零度时,氦始终保持为液态,不会凝固,只有在大于25大气压时才出现固态。
氦气主要的来源不是空气,而是天然气。原来氦气在干燥空气中含量极微,平均只有百万分之五,天然气中则可含7.5%的氦,是空气的一万五千倍。可是这种高氦的天然气矿藏并不多,因为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。
即使是氦气含量很低的天然气,也比空气中氦气含量高数万倍,因此仍是目前世界上氦气的主要来源。其中,美国氦气资源占50%以上,中国仅占0.2%。
液氦广泛用于原子反应堆的冷却介质和清洗剂。三是测温。由于氦气的液化温度很低,接近于零度,故其测温范围很广,多用于精密测量。
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