Инертные газы - Фастовский В.Г.
Скачать (прямая ссылка):
81
?0
Гелий II способен образовывать пленку на поверхности, с которой он соприкасается. В пленке практически отсутствует вязкое течение нормального компонента, т. е. полностью отсутствует трение: пленка быстро распространяется по твердой поверхности, легко преодолевая силу тяжести. Это явление ползучести Не-П весьма затрудняет получение низких давлений при откачке его паров. Пленка «вползает» наверх, достигает теплых поверхностей, испаряется, увеличивая нагрузку вакуумной системы для откачки паров.
Теплопроводность жидкого He-I растет (как и у всех жидкостей) линейно с повышением температуры — от 4,5 • 10~5 до 6,3-10~5 кал/(см-сек-град) при изменении температуры от К-точки (2,182° К) до точки кипения. Теплопроводность Не-П в тысячи раз превышает теплопроводность серебра или меди; это наглядно проявляется при наблюдении за кипением жидкого гелия; при переходе через Х-точку интенсивное кипение, наблюдавшееся в He-I, полностью прекращается, так как вследствие исключительно большой теплопроводности Не-П не образуются пузыри и все испарение протекает с поверхности жидкости. Перенос тепла в Не-П зависит от градиента температуры, геометрии сосуда и, по-видимому, сам термин «теплопроводность» не характеризует в данном случае этот сложный процесс.
Не касаясь других аномальных явлений, в частности фонтанного, или термомеханического, эффекта, характерного для Не-П, вновь подчеркнем, что изучение этой необычайной жидкости (Не-П) имеет первостепенное значение; этим и объясняется громадный экспериментальный материал и обширные теоретические исследования в рассматриваемом направлении. Как справедливо отмечает Скотт [134], свойства жидкого гелия исследованы более подробно, чем свойства всякой другой жидкости, за исключением, может быть, воды.
В гл. I уже отмечалось ничтожное содержание Не3 в природном гелии. Не3 получают в небольших количествах в результате ядерных реакций:
3lj« + 0ni-..1H3-f-2Hei, гНЗТ^2Не3.
сЭто дало возможность произвести ожижение Не3 и исследовать его свойства. Не3 более летуч, чем Не4, что хорошо видно на рис. 2.15; это позволяет с Не3 получить более низкую температуру (примерно до 0,3° К), которую нельзя достигнуть методом откачки паров жидкого Не4. До настоящего времени опыты с чистым Не3 вплоть до температуры 0,3е К не обнаружили никаких признаков сверхтекучести.
Теплопроводность жидкого Не3 уменьшается постепенно от 4,52-Ю-5 кал/(см-сек-град) при температуре 3°К до 1.55Х
82
X10-5 каЛ/(см-сек-град) при температуре 0,2° К. Вязкость-Го.пастает от 16 до 50 мкпз в интервале температур 3,2-0^ К Экспериментальная кривая теплоемкости непрерывна
o,s\~
Рис. 2.19. Кривая теплоемкости Не3.
вплоть до температуры 0,085°К (рис. 2.19). Кривая плавления чистого Не3 в интервале температур 0,5—1,5° К описывается уравнением
р (атм) = 26,8 + 13,17*. (2.41)
Плотности сосуществующих фаз (жидкость — пар) для Не* и Не4 показаны в табл. 2.42 и 2.43 и на рис. 2.20.
Ркг/м1 Жидкость
Жидкост \
1
¦— Пар 1 у -л Г 'Г
Рис. 2.20. Плотность сосуществующих фаз (жидкость — пар) Не3 и Не4.
Кривые плавления
В табл. 2.55 приведены опытные данные, характеризующие зависимость температуры плавления от давления.
83
2SIfelililigllSag|g§iiis
—— — — — —. —.-н <N(M(Noq(Moqc>q
Я^.Яo> oo^Ooo © M'OCOONOOOmooOOM
22§Б§22°2ое2 » § Я g g о со о g о g
9 3;«юо1мооооом~
—• — (M <М О) СЧ
00 со г~
та со
~-ОСЧЮ©Ю©©©©<г^,п"г\Г — N'NCNcoco^Sgo.gooo!
°"2ii?legpiiii§iiii
•—« CO CD < ^ СО
3?SogSg§§2gSSggooooooo
Ю
oigN?ooooooono
— — cooocot^(Nti--4i_? —¦ es см со ^
—.
00 <N —.
©coooco-^cooco*
- 00 cu ю о
—• 00 ~ t^- -Ч> CN ~ —
, es см со со таГ^Гю'о <м"ю о"ю ою © сч ю о
« — ~(N(NCOCO-*T1<^40
оюоооо* ю — •* ю <м es о
со
~ — -ч — CM <N со OJ оо ю
— —' см со
Яг" Я со со 5 ¦* S ю о S О О о О ~ — — (N см" со ^"ч** го оюоюо
— — (M CN СО
Равновесные соотношения в двухфазных системах (жидкость — газ, жидкость — пар)
Ниже приведены лишь некоторые опытные данные о составах сосуществующих фаз в состоянии равновесия; литературный указатель позволит читателю найти более подробные опытные данные и их термодинамическую интерпретацию.
Растворимость в воде. Обширная библиография о растворимости инертных газов в различных жидкостях приведена в работе Маркхама и Кобе [147]. В табл. 2.56 помещены данные
Таблица 2.S6 Растворимость инертных газов в воде, см3/л
t. °с Не Ne Аг Кг Хе
0 9,78 14,0 52,4 99,1 203,2
10 9,04 11,5 41,1 75,1 145,3
20 8,61 10,5 33,6 59,4 108,1
30 8,42 9,89 28,5 ' 48,8 85,4
40 8,46 9,54 24,9 41,5 69,0
50 8,60 9,42 22,5 36,4 57,9
60 8,95 9,48 20,8 32,8 50,0
70 9,44 9,71 19,5 30,2 44,0
80 10,10 10,1 18,1 28,5 40,3
о растворимости этих газов в воде [148]; растворимость выражена в кубических сантиметрах газа (при /7 = 760 мм рт. ст. и 0°С) в 1 л воды при парциальном давлении газа 760 мм рт. ст.
По данным физико-химической лаборатории фирмы «Фил-липс», лучшей запорной жидкостью (в газометре, мокром газгольдере и др.) для хранения криптона или ксенона является чистый глицерин; в 1 см3 этой жидкости при 22° С и парциальном давлении газа 760 мм рт. ст. растворяется 0,01 см3 Кг, а в воде — 0,06 см3, в бензине — 0,67 см3, в толуоле —0,84 см3 Кг. Данные о растворимости инертных газов можно также найти в работе Корози [149].
