Helis yra elementas, žinomas kaip tauriosios dujos. Jis yra bespalvis ir bekvapis, jis paplitęs visatoje. Apie helį galite žinoti iš plaukiojančių helio balionų. Vis dėlto helio elementas naudojamas daug daugiau nei vakarėlių balionai. Jis taip pat naudojamas automobilių oro pagalvėse, aukštųjų technologijų įrangoje, medicinos prietaisuose ir orlaiviuose. Helis ir toliau išlieka pagrindine šiuolaikinio gyvenimo dalimi, nors jūs to tiesiogiai ir nematote.
TL; DR (per ilgai; Neskaiciau)
Helis yra antras pagal dydį visatos elementas. Nors jo nematote ir neužuodžiate, helis yra naudojamas daugelyje kasdienių technologijų, medicinoje ir net automobiliuose.
Kodėl helis yra svarbus pasauliui?
Norint suprasti helio svarbą pasauliui, tai padeda daugiau sužinoti apie elemento savybes. Be to, labai svarbu sužinoti apie jo istoriją ir tai, kaip jos tiekimo problemos yra šiuolaikinio gyvenimo aspektai.
Helis yra elementas, kuris egzistuoja dujų pavidalu. Jos atominis simbolis yra „Jis“, o atomo skaičius - 2 ant periodinės lentelės. Helio lydymosi temperatūra yra žemiausia iš visų elementų, o jo virimo temperatūra yra –452 laipsniai Fahrenheito. Tik helis gali likti skystas, net jei jo temperatūra yra žemesnė. Jis sukietės tik esant dideliam slėgiui. Dėl šių savybių helis yra būtinas tam tikroms naujesnėms technologijoms, tokioms kaip superlaidžios medžiagos.
Helio elementas savo visatoje yra antras po vandenilio. Helis yra kiekvienoje žvaigždėje, o jo gausiausia pačiose karščiausiose žvaigždėse. Jis gaunamas dėl branduolių sintezės reakcijų žvaigždėse. Iš tikrųjų helis pirmiausia buvo atrastas tiriant mūsų pačių žvaigždę - saulę. Helis yra paplitęs saulėje; tai yra esminis elementas ir todėl svarbus pasauliui.
Helis buvo atrastas tik 1868 m. Rugpjūčio 18 d. Prancūzų astrofizikas, vardu Pierre'as Julesas Cesaras Janssenas, naudojo naują astronominį prietaisą, vadinamą spektroskopu, šviesos bangų ilgiams stebėti. Spektroskopas rodė spektrus arba šviesos bangos ilgius kaip spalvų juostas. Stebėdamas užtemusią saulę spektroskopu, Janssenas saulės šviesoje rado bangos ilgį kuris neatitiko jokio kito elemento, dar randamo Žemėje, ryškiai geltonos spalvos linija. Janssenas suprato atradęs naują elementą. Kitas astronomas, anglas Normanas Lockyer, taip pat padarė šį pastebėjimą žiūrėdamas į saulę. Abu jie pastebėjo helio elementą, kurį Lockyer pavadino graikišku saulės žodžiu. Galų gale, 1882 m., Helis faktiškai buvo atrastas Žemėje, Vezuvijaus lavoje, kai fizikas Luigi Palmieri rado ryškiai geltonus spektrus, kai jis analizavo lavą. Vėliau Williamas Ramsay'as atliko eksperimentus, kurie įrodė, kad žemėje egzistuoja helis; jis nustatė, kad sunykus radžiui, radosi helis. Per Teodoras Cleve'as ir Nilsas Abraomas Langeris 1895 m. Atbaidytų helio atominę masę.
Helio tyrimas padeda mokslininkams geriau suprasti ne tik Žemę, bet ir kitas planetas. Saulės sistemoje mokslininkai atrado helio milžiniškų dujų planetų Jupiterio ir Saturno atmosferoje. Saturne tam tikras helio lietus, sumaišytas su skystu vandeniliu, patenka į atmosferą ekstremalioje temperatūros ir slėgio aplinkoje. Mokslininkai mano, kad šis helio „lietus“ patenka į planetos šerdį. Jo išlaisvinta gravitacinė potenciali energija gali būti tai, kas priverčia Saturną taip ryškiai spindėti - ši savybė mokslininkus glumino daugelį metų.
Laikui bėgant mokslininkai sužinojo daugiau apie helio savybes. Helis apibūdinamas taip, kad jis yra bespalvis, bekvapis ir lengvesnis už orą. Štai kodėl plaukioja helio pripildyti balionai, o helis nelabai tirpsta vandenyje. Inertinės elemento savybės dažnai apibūdina helį. Istoriškai laikomas chemiškai inertišku, jis paprastai nereaguoja su kitais elementais. Helis nenori atsisakyti dviejų savo elektronų; jis išlieka stabilus su savo elektronų apvalkalu. Dėl to helis yra priskiriamas prie tauriųjų dujų kartu su neonu, argonu, radonu ir kitomis taurinėmis dujomis, esančiomis periodinėje lentelėje.
Neseniai mokslininkai atrado, kad helis nėra visiškai inertiškas, kaip kadaise manyta. Atradę kristalus, pagamintus iš helio ir natrio elementų, mokslininkai nustatė, kad helis gali jungtis su kitais atomais nors ir nesidalija savo elektronais - kitaip tariant, jis jungiasi su kitais atomais, tačiau šiame procese nesudaro cheminių ryšių. Vietoj to, jis apsaugo teigiamai įkrautus atomus vienas nuo kito ir atremia atstumiančią jėgą, kuri paprastai juos atstumia. Esant dideliam slėgiui, kuris gali būti Žemės šerdyje, helis ir vandenilis suspaudžia ir sudaro stabilius junginius. Mokslininkai gali atskleisti įdomesnius helio elemento aspektus ir tai, ar jis vis tiek bus galima laikyti tikrai inertišku, arba jei jis iš tikrųjų gali sudaryti stabilius junginius aplinkose.
Atmosferoje helis yra koncentruotas tik maždaug 1 dalyje iš 200 000. Helio ištraukimas iš oro nėra praktiškas, ekonomiškas ar efektyvus, todėl žmonės ne taip gauna helio. Vietoj to, helis gaminamas iš gamtinių dujų. Pirmiausia reikia pašalinti tokias priemaišas kaip vanduo, sulfidai ir anglies dioksidai, o po to susidaryti žalius helis, kuriame vis dar yra kitų elementų, tokių kaip argonas, neonas, vandenilis ir azotas, gryninamas aukštoje temperatūroje spaudimas. Tada šis žalias produktas yra aušinamas. Argonas ir azotas suskystėja ir galiausiai azotas išgaruoja. Helis išsiskiria iš neono, azoto ir vandenilio. Papildomas filtravimas naudojant aktyvintąją anglį pašalina kitas dujas.
Helio galima rasti kai kuriose gamtinių dujų telkiniuose visame pasaulyje. Tačiau jo nėra kiekviename gamtinių dujų telkinyje. Jungtinėse Amerikos Valstijose helis išgaunamas iš Kanzaso, Oklahomos ir Teksaso šulinių. Vien Teksase yra federalinis helio rezervas, pagrindinis tiekimas JAV. Tačiau šis tiekimas laikui bėgant mažėja. Tanzanijoje taip pat yra didelis helio telkinys. Dabar pasaulyje yra tik 14 augalų, kurie tobulina helį. Helis taip pat randamas irstančiuose radioaktyviuose mineraluose. Natūraliai jis gaminamas iš kosminio ir rentgeno bombardavimo beriliui ir ličiui.
Mažėjantis helio kiekis tapo pagrindine problema. Šiuolaikinėse technologijose padidėjo priklausomybė nuo helio, dėl to sumažėjo pasiūla. Mokslininkai stengiasi, kad helio gamyba būtų efektyvesnė ir tvaresnė. Nauji metodai, tokie kaip helio perdirbimas ir pakartotinis skystinimas, gali būti nedideli, o tai gali padėti mokslininkams. Tai gali padėti sumažinti helio kainą, nes jo kiekis sumažėja.
Helio atradimas paskatino daugybę puikių naujovių. Galų gale atsiras daugybė helio naudojimo būdų. Šiuolaikiniame gyvenime helio reikšmė yra didžiulė technologijų, medicinos ir tyrimų srityse.
Kam naudojamas helis?
Yra daugybė helio naudojimo būdų. Žinoma, jis naudojamas užpildyti vakarėlių balionus, kurie džiugina vaikus ir suaugusiuosius visame pasaulyje. Helis pakeitė vandenilį dirižabliuose, kai buvo nustatyta, kad vandenilis yra labai reaktingas. Helis naudojamas medicinai, moksliniams tyrimams, lankiniam suvirinimui, šaldymui, orlaivių dujoms, branduolinių reaktorių aušinimo skysčiams, kriogeniniams tyrimams ir dujų nuotėkių aptikimui. Jis naudojamas dėl aušinimo savybių, nes jo virimo temperatūra yra artima absoliučiam nuliui. Tai daro jį patrauklų naudoti superlaidininkuose. Helis taip pat naudojamas raketoms ir kitiems erdvėlaiviams slėgti. Jis taip pat naudojamas kaip šilumos perdavimo agentas.
Medicinoje kartais helis naudojamas pacientams, sergantiems plaučių ligomis, tokiomis kaip obstrukciniai kvėpavimo takai, astma ir LOPL, padėti. Helis leidžia geriau įsiskverbti į distalinius plaučių alveoles, todėl prireikus jis naudojamas plaučių ventiliacijai. Helis taip pat naudojamas plaučių funkcijos tyrimams. Helis taip pat naudojamas kai kuriose laparoskopinėse operacijose vietoj anglies monoksido. Helis kartais naudojamas kaip vizualizavimo etiketė. Kartais helis naudojamas atviros širdies operacijoms, sumaišomas su deguonimi ir naudojamas kaip plaučių rūkas. Helis taip pat naudojamas aušinant superlaidžius magnetus MRT skaitytuvuose. Radiacijos monitoriuose taip pat naudojamas helis.
Ar žinojote, kad helis yra svarbus narams? Helis pakeičia azotą nardančių dujų mišiniuose, kad narai galėtų giliau patekti į vandenį be neigiamo centrinės nervų sistemos poveikio. Be šio mišinio narai gali patirti slėgio poveikį, vadinamą „vingiais“.
Yra daugybė mokslinių helio naudojimo būdų. Didelis hadronų surinktuvas naudoja helį aušinimo tikslais. Helis buvo naudojamas norint atrasti Higso bozoną - svarbiausią fizikos laimėjimą. Jis naudojamas branduolio magnetinio rezonanso spektrometruose. Superlaidininkai gali veikti tik tuo atveju, jei juos supa ypatingas helio šaltis, o kosmoso pramonėje helis buvo naudojamas palydovinių prietaisų aušinimui ir erdvėlaivių kuro aušinimo skysčiui. Meteorologai orų stebėjimams naudoja helio pripildytus oro balionus. Skenuojančiuose elektroniniuose mikroskopuose geresniam vaizdo skiriamiesiems gebėjimams kartais naudojamas helis.
Helis taip pat vaidina svarbų vaidmenį užtikrinant transporto priemonių saugą. Jis naudojamas oro pagalvėms užpildyti, jei transporto priemonė sugenda.
Helis laikomas ir gabenamas skystu pavidalu, be to, jis yra labai šaltas. Dėl nepakankamo reaktyvumo jis idealiai tinka apsaugai. Niekada nelieskite helio tiesiogiai. Taip nepaprastai šalta, kad gali sukelti pavojingą nušalimą.
Kur yra helio kasdieniame gyvenime?
Galite rasti įvairių formų helio, naudojamo kasdieniame gyvenime. Jis naudojamas kaip kėlimo priemonė, vakarėliuose, nardymo mišiniuose ir optinėse skaidulose. Suvirintojai naudoja helį suvirinant lankus statybose. Gydytojai ir chirurgai naudoja helį, kad padėtų pacientams, kuriems atliekamos plaučių ir širdies procedūros. Kai lankotės maisto prekių parduotuvėje, o jūsų maisto prekės nuskaitomos, tikriausiai stebite helio-neono lazerius. Jei kada nors pamatysite virš galvos plaukiantį žybsnį, galite būti tikri, kad helis jį laiko aukštai. Pažiūrėkite, ar galite pastebėti helio naudojimą kasdieniame gyvenime.
Ar helis yra sprogios dujos?
Helis nėra sprogstamosios dujos. Jis klasifikuojamas kaip nedegus, o tai reiškia, kad helis negali degti. Skystoje formoje jis yra labai šaltas, toks šaltas, kad sušaldo kitas dujas. Tačiau jei jo indas yra veikiamas šilumos, pats konteineris gali sprogti. Suskystintas helis gali stipriai virti, kai jis dedamas į vandenį, o tai gali sukelti didelį slėgį indų viduje, padidindama riziką, kad konteineriai gali sprogti nuo slėgio. Bet savaime helis nesprogs.
Kokios yra helio įkvėpimo pasekmės?
Galbūt girdėjote humoristinį garsą, kai kažkas iš baliono kvėpuoja šiek tiek helio. Kvėpuojantis helis keičia žmogaus balso aukštį, todėl jis tampa daug aukštesnis, girgždantis ir karikatūriškas. Tai darant, problema yra ta, kad įkvėpus helio iš baliono, jūs nekvėpuojate oru. Žmogaus kūnai turi kvėpuoti oru, kad galėtų tinkamai veikti, ir gauti deguonies ten, kur jo reikia smegenyse ir kūne. Net kvėpavimas nedideliu kiekiu helio gali sukelti galvos svaigimą. Bet tai taip pat gali sukelti sąmonės praradimą ir uždusimą. Nuolatinis helio kvėpavimas gali sukelti net anoksiją, kuri reiškia kūno deguonies badą.