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液体ヘリウムに関する質問と回答

私たちの技術者の一人がヘリウムについて不平を言っていました。 特に、液体ヘリウム。 それはそれを必要とする楽器の一つが低く、彼はより多くを得るのに苦労していたことが判明しました。 私の最初の応答は-まあ、もちろん、あなたは予算の問題のためにそれを得ることができませんでした。 いいえ、ヘリウムのためのお金があります。 代わりに、ヘリウムの不足があります。 本当に、これは良いニュースではありません。 どうして?さて、私はいくつかの質問をして、それらを自分で答えてみましょう。

これらの質問と回答のいくつかについては、私はちょうどおおよその答えを与えています。 私はヘリウムの専門家ではないことは明らかです。 私はこれを知っています。 あなたはヘリウムの完全な肺で呼吸し、その後、あなたの甲高い声で誰かを驚かせるためにホールを実行する場合は、出て渡すでしょう。 スコットだろ?p>

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なぜヘリウム不足がありますか?正直なところ、私はすべての詳細を知りません。

答えの一部は政治に依存します。 アメリカはテキサス州アマリロに国立ヘリウムリザーブを持っている。 しかし、1996年のヘリウム民営化法はこれを売却することを目的としていた。 その結果、予備にはヘリウムがあまりないことがわかりました。

これに加えて、ヘリウムの生産者のいくつかは、独自の供給問題を抱えていました。 これらの問題のうちの2つは、一緒に行くために多くのヘリウムがないことを意味します。

とにかくヘリウムはどこから入手できますか?

あなたは通常、あなたが天然ガスを見つける場所でヘリウムを見つけることができます。

問題は他のガスからの余分ヘリウムに困難である場合もあることである。 「乾燥した」天然ガスを採掘するときは最も簡単です(私は本当に乾燥したガスと非乾燥ガスの違いを知らない-私はちょうど私が言われたことによっ しかし、エネルギー企業は、通常、天然ガスを得るものです。 彼らのために、彼らは”湿った”天然ガスを望んでいます。 だから、これはヘリウムを得ることの問題の一部です。これはこれ以上の誕生日の風船を意味しませんか?

ヘリウムの総使用量の点では、誕生日の気球で使用される量はかなり小さいです。 大いにより大きい使用は液体のヘリウムが付いている天候の気球そして冷却の事のためである。 しかし、ほとんどの人は、おそらく不足の誕生日の風船の時代にはかなり低い優先順位であることに同意するだろう。 そう、はい、あなたの気球のためのヘリウムを見つける悩みを有する。 水素ガスで満たすことができると思います。

液体ヘリウムはどうですか?液体ヘリウムを使用する主な理由は、それが寒いということです。

超寒さ。 通常の大気圧では、液体ヘリウムはわずか4.2ケルビン(-452.11華氏)の温度で沸騰する。 ああ 寒い 何が冷たい何かを必要としますか? 超伝導磁石。 いくつかの材料では、あなたがそれらを十分に冷たくすると、材料の抵抗はゼロオームになります。 これは、あなたがそれを通っていくらかの電流を流すことができ、材料が磁石のように作用することを意味します。 だけでなく、任意の磁石が、超強力な磁石。

誰がスーパー磁石を必要としますか? 最も一般的な2つの用途は、核磁気共鳴分光法(NMR)と磁気共鳴イメージング(MRI)です。 NMRとMRIの両方の機器が試料の核特性と相互作用するために大きな磁場を使用すると(今のところ)言ってみましょう。 これにより、空間データ(MRI内)または組成データ(NMR)を取得できます。 私はそれがおそらくひどい答えであることを知っています、しかしそれは今のところ十分であるべきです。液体ヘリウムをNMRに入れるのをやめるとどうなりますか?液体ヘリウムをNMRに入れると磁石が冷たくなります。

ヘリウムのいくつかは、液体から気体への相転移を行い、それがエネルギーを取るので、もちろん、それはこれを行います。 このエネルギーはそれに温度の減少をする磁石から来ます。 物が完全に絶縁されていれば、問題はありません。 しかし、それは完璧ではありません。 従って、ヘリウムは磁石の温度を維持するために蒸発し続けます。 Southeastern Louisiana大学のNMRでは、2ヶ月半ごとに約30リットルの液体ヘリウムを追加する必要があります。しかし、あなたがしない場合はどうなりますか? あなたがそれをしなければ、悪いことが起こります。 覚えておいてください、この超伝導磁石には一定の電流があります。 それは抵抗がゼロであるので動力源なしで一定した流れを保つことができます。 それが暖まるとき、それはもはやゼロ抵抗を持っていません。 抵抗があるとき、抵抗を増加させる熱エネルギーの増加があります。 私達の磁石のために、エネルギーの49kJoulesは流れで貯えられ、磁石が暖まるときこのエネルギーはどこかに行かなければなりません。 このプロセスは”焼入れ”と呼ばれています。 磁石が熱くなると、ますます多くの液体ヘリウム(通常は液体ヘリウムを冷やすのに役立つ液体窒素があります)が急速に沸騰します。 ここに例があります。ああ、はい、悪いことが起こらずに磁石を暖める方法があります。

ああ、はい、悪いことが起こることなく磁石を暖める方法があります。

ああ、あ しかし、それを作業状態に戻すことは容易ではありません。どのように液体ヘリウムを作るのですか?

それは簡単ではありません。

それは液体になるまで、あなただけの冷凍庫にヘリウムバルーンを置くことはできません。 まあ、私はあなたが十分に冷たい冷凍庫を持っていた場合、あなたができると思います。 問題は、冷凍庫が液体ヘリウムか何かで冷たく保たれなければならないということです。 私は簡略化された用語でプロセスを説明してみましょう。p>

例から始めましょう。 それらの大きなプラスチック製の注射器のいずれかを取る。 最後に指を置き、内部のガスを圧縮するだけです。 管が暖かくなることに気づくかもしれません。 あなたはいくつかの時間のためにそのようにそれを保持する場合は、チューブ(および内部のガス)は、室温に冷却されます。 今度はガスを拡大するためにプランジャーを引き戻しなさい。 ガスが膨張すると、それは寒くなります。ヘリウムの場合は、ガスを取り出して圧縮します。

ヘリウムの場合は、ガスを取り出して圧縮します。 その後、圧縮されたガスを冷やして膨張させます。 それだけです。 あなたは十分に寒くなるまで何度もこれをやり続けるだけです。 そこにいくつかのトリックがありますが、それは基本的な考え方です。

NMRからヘリウムをリサイクルできませんでしたか?はい、これは技術的に可能です。 しかし、それはまた、技術的に非常に高価です。 あなたはそれがガスに変わるときにヘリウムを捕捉するためのいくつかのデバイスを持っている必要があります。 その後、あなたはそれを収集し、ヘリウム液化機にそれを実行する必要があります。 これらの液化装置は本当に高価です。 そう、ほとんどの設備はちょうど月のカップル毎により多くの液体のヘリウムを得る。

画像:crdotx/Flickr

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