1. Förkylning: Heliumgas kyls först till cirka 20 K (-253,15 ° C eller -423,67 ° F) med hjälp av en förkylare. Detta kan uppnås med flytande kväve eller andra köldmedier.
2. Joule-Thomson Expansion: Den kylda heliumgasen passeras sedan genom en speciell enhet som kallas en Joule-Thomson-ventil. Denna ventil skapar en plötslig tryckfall, vilket får gasen att expandera och svalna ytterligare. Helium har emellertid en inversionstemperatur på 40 K, vilket innebär att den bara kommer att svalna ytterligare genom denna process om den redan är under den temperaturen.
3. Ytterligare kylning: För att komma under inversionstemperaturen behövs en annan kylmetod. Detta uppnås vanligtvis med en cryocooler eller pulsrörskylskåp . Dessa enheter använder olika termodynamiska principer för att uppnå temperaturer under 4 K.
4. Kondens: När heliumgasen når sin kokpunkt (4,2 K eller -268,95 ° C eller -452,11 ° F) kommer den att kondensera till ett flytande tillstånd.
5. Lagring: Flytande helium lagras vanligtvis i specialiserade dewars, som är dubbelväggiga vakuumisolerade behållare utformade för att minimera värmeöverföringen.
Nyckelpunkter:
* Låga temperaturer är viktiga: Helium har en mycket låg kokpunkt, så att nå dessa temperaturer är avgörande för kondensering.
* Trycket är också viktigt: Att applicera tryck på heliumgas kan bidra till att främja kondensering genom att minska volymen och öka densiteten.
* Specialutrustning behövs: Processen kräver specialiserad utrustning som Joule-Thomson-ventiler, kryokaler och dewars för att underhålla och hantera extremt låga temperaturer.
Applications of Liquid Helium:
* Scientific Research: Flytande helium används för att kyla superledande magneter i MR -maskiner, partikelacceleratorer och andra vetenskapliga instrument.
* Medicinsk avbildning: MRI (magnetisk resonansavbildning) förlitar sig på superledande magneter som kyls med flytande helium.
* Andra applikationer: Flytande helium används också i lågtemperaturforskning, kryogenik och vissa industriella processer.
Liquefying Helium är en komplex och energikrävande process, men det är avgörande för ett brett utbud av tillämpningar inom vetenskap, medicin och industri.
