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15. Oktober 2019

Worin wird supraflüssiges Helium gewöhnlich gelagert (zumindest ohne Leckage aufgenommen)?

Wissenschaft
Physik
Chemie
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15. Oktober 2019

Helium wird wie andere Kryofluide in Dewargefäßen gelagert. Helium wird in ihnen immer unter niedrigem Druck gespeichert - aufgrund der natürlichen Verdampfung der Flüssigkeit. Dadurch wird eine Heliumkontamination bei einem leichten Leck verhindert. Überschüssiger Druck wird durch das Ventil abgelassen. Da Helium in der Praxis teuer ist, um das Gas nicht in die Atmosphäre entweichen zu lassen, wird am Kopf des Dewars ein Verbindungsteil angebracht, um den Dewar mit dem Heliumnetz zu verbinden, durch das das Heliumgas zur Wiederverwendung gesammelt wird. In der Regel sind ein Manometer und ein Notventil auf der gleichen Baugruppe montiert.

Helium-Dewars dürfen nicht umgedreht werden, und für die Transfusion des Inhalts werden spezielle Siphons verwendet.

Helium hat eine sehr geringe Verdampfungswärme (20-mal geringer als die von Wasserstoff), aber eine hohe Wärmeleitfähigkeit. Daher werden hohe Anforderungen an die Qualität der Wärmedämmung von Helium-Dewars gestellt. Wenn die Vakuumisolierung beschädigt wird, kocht die Flüssigkeit so schnell, dass der Dewar explodieren kann. In der Regel wird ein "Stickstoffmantel" verwendet, um Heliumverluste für die Verdampfung zu reduzieren - direkt im Vakuumhohlraum des Dewargefäßes befindet sich ein weiterer Mantel, der durch siedenden flüssigen Stickstoff (Temperatur 77 K) gekühlt wird. Der Wärmeübergang zwischen Helium und der Atmosphäre kann dadurch deutlich reduziert werden.

Flüssiges Helium wird in speziellen industriellen Transportbehältern transportiert. Behälter für flüssiges Helium müssen aufrecht transportiert und gelagert werden.

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15. Oktober 2019

Erstens muss das Gefäß ständig gekühlt werden, da sich die Flüssigkeit sonst sehr schnell erwärmt und die superfluiden Eigenschaften verloren gehen. Zweitens wäre es gut, das Gefäß zu versiegeln. Drittens ist es wünschenswert, es aus einem Material mit der kleinsten Porengröße herzustellen (oder für superflüssige Heliumkeramiken, sagen wir, ein Hindernis ist es nicht). Es wird sowieso wegfließen, man wird es nicht los, aber langsamer.

Dies ist die beste Antwort auf meine Frage
16. Oktober 2019

Experimente mit Supraleitung und Superfluidität werden in Kryostaten mit geschlossenem Kreislauf (die viele Teile haben) und in Dewargefäßen durchgeführt, die in diesem Fall in der Regel aus Stahl bestehen (welche Art von Stahl verwendet wird, weiß ich überhaupt nicht; das heißt, ich werde nichts über Legierungszusätze sagen).

17. Oktober 2019

Hochglanzpolierter austenitischer Stahl mit minimalem Kohlenstoffgehalt, wie z.B. AISI 304. Es hat optimale thermomechanische Eigenschaften und ist beständig gegen Vibrationen, aber der Hauptpunkt liegt natürlich nicht darin, sondern in der Konstruktion eines Helium-Dewargefäßes (oder Kryostaten): mehrschichtige thermische Isolierung, Zwangszirkulation von Heliumdämpfen (oder ohne sie), Manschette mit flüssigem Stickstoff (oder ohne sie), usw. Es gibt viele verschiedene Arten der Wärmedämmung.

17. Oktober 2019

All dies ergibt sich aus den Eigenschaften von Helium-2 und der Art und Weise, wie es hergestellt wird. Auf welche Weise?

17. Oktober 2019

Um die Auswirkungen von Leckagen zu minimieren. Kapitsa und Landau haben einmal etwas dazu veröffentlicht.

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