Türkiye'nin en güncel forumlardan olan forumdas.com.tr'de forumda aktif ve katkısı olabilecek kişilerden gönüllü katkıda sağlayabilecek kişiler aranmaktadır.
iltasyazilim
FD Üye
Helyum Elementi ve Özellikleri Hakkında Veri
helyum nedir helyumun özellikleri helyum gazı helyumun uygulama alanları helyum gazı nerelerde kullanılır güneş ve helyum
Adı: Helyum
Simge: He
Atom Numarası: 2
Atomik yığın: 4002602 amu
Erime Noktası: 2720 °C (115 °K, 4576 °F)
Kaynama Noktası: 2686 °C (4549994 °K, 45148 °F)
Proton ve Elektron Sayısı: 2
Nötron sayısı: 2
Sınıfı: Soygazlar
Kristal Yapısı: Hekzagonal
Yoğunluk: 01785 gcm3
Bulunuş Tarihi: 1895
Buluşu Yapan: Sir William Ramsey
HELYUM
Helyum doğal gaz kaynaklarından elde edilir Yeryüzünde Helyum'ca zengin doğal gaz kaynakları sınırlı sayıda ülkede mevcut olup, bunlar ABD, Polonya, Cezayir ve Rusya'dır Paha Biçilmez bir gaz olan Helyum, bu değeri nedeni ile uluslararası işletme ve ticareti yapılan tek endüstriyel gazdır Yalnızca Hidrojen Helyum'dan daha hafif bir gazdır, ama Hidrojene tarafından fazla manâlı olan farkı Hidrojen gibi yanıcı olmayıp, asal bir gaz olmasıdır bu nedenle en soğuk kriyojen olarak seçim edilir, hem her nesil balonun şişirilmesi için en doğal ve emniyetli gazdır
ÖZELLİKLERİ
Ayrıntılarıyla asal, havadan hafif, minik moleküler yapısı olan ama yüksek moleküler enerjisi olan, sıvılarda çözünmeyen ve sıvı hali tanıdık en soğuk madde olan bir gazdır
KULLANIM ALANLARI
• Kaynak alanında koruyucu gaz olarak
• Balon gazı
• Kaçak yoklama gazı
• Dalış gazları
• Astım vb hastalığı olanlarda solunum gazı karışımlarında
• Manyetik Rezonans (MR) cihazlarında
• Lazer gazı ve çözümsel cihazlarda
• Roket nahoş gaz sistemlerinde
• Süper iletkenlerde
BÜYÜLEYİCİ İKİ SÜPERAKIŞKAN
En hafif nadir gaz olan helium doğada iki formda daha açık konuşmak gerekirse iki izotop halinde bulunur Alışılmış formu 4He dür Buradaki 4 sayısı helyum atomu çekirdeğindeki nükleonların sayısını gösterir(2 proton ve 2 nötron) Helyumun alışılmamış formu ise 3He olup bunun atomunun çekirdeği tek bir nötron içerir ve bu yüzden daha hafiftir
Ağır olan helium izotopuna doğada hafif olana tarafından takriben 10 milyon kat daha sık rastlanır Ama son 50 yıldır nükleer santrallarda büyük miktarlada 3He üretilmesi makul ışık halkası gelmiştir Bu iki gaz izotopu adi sıcaklıklarda yalnızca atom ağılıkları yönünden birbirinden farklıdır
Eğer helium gazı, mutlak sıfırın (27315°C) 4 derece üstüne değin düşük sıcaklıklara soğutulacak olursa yoğunlaşarak akıcı ışık halkası geçer Bu olay buharın su haline dönüştüğü gibi benzer yolla olur Sıcaklık çok düşük olmamak koşuluyla iki Helyum izotopunun akıcı hali benzer özelliklere sahiptir Akıcı helyum süperiletken mıknatıslarda olduğu gibi yaygın bir şekilde soğutucu olarak kullanılır Soğutucu olarak kullanılan daha ucuz ve doğada daha bol yer alan olan 4He dür
Akıcı helium daha da düşük sıcaklıklara soğutulacak olursa iki izotopunun davranışları aralarında kayda değer farklar ortaya çıkar İçsel hareketlere karşısında bütün dirençlerini yitirirler yani süperakışkan olurlar Ama bu durum her iki süperakışkan için oldukça ayrı sıcaklıkta oluşur ve içine konuldukları kabın ağzından serbestçe akmaları gibi gizemli özellikler gösterirler Bu olay yalnızca kuantum fiziği vasıtasıyla açıklanabilir
Süperakışkanlıkla İlgili Keşiflerin Tarihçesi
4He ün süperakışkanlık özelliği diğerlerinden fazla önce 1930 ların sonunda Pyotr Kapitsa göre keşfedilmişti Olayın bedensel açıklaması anında arkasında genç teorisyen Lev Landau tarafından yapıldı Bu çalışması sebebiyle Landau ’ya 1962 Nobel Fizik Ödülü verildi Kapitsa ’ya ise Nobel Fizik Ödülü oysa 1978 de verildi
4He de mutlak sıfırın takriben 2 derece üstünde meydana gelen normal halden süperiletken ışık halkası geçiş BoseEinstein yoğunlaşmasına bir örnek oluşturur Süreç çok daha sonraları gazlarda da gözlenmiş ve bu nedenle Eric Cornell, Wolfgang Ketterle ve Carl Wieman ’a 2001 Nobel Fizik Ödülü verilmiştir
3He izotopunun süperakışkan ülkü geçişi ise oysa 1970 ’ lerin başlarında David Lee, Douglas Osheroff ve Robert Richardson göre keşfedilmiş olup üçlüye 1996 Nobel fizik Ödülü verilmiştir Bu keşfin epeyce geç olmasının bir nedeni 3He deki süperakışkanlık dönüşümünün 4He ‘e göre 1000 kere daha düşük bir sıcaklıkta meydana gelmesidir 3He ün kuantum fiziksel olarak 4He den çeşitlilik göstermesine ve aracısız olarak BoseEinstein yoğunlaşması geçirememesine rağmen bu buluş beklenmiyor değildi Bardeen, Cooper ve Schrieffer kadar 1950 lerde kurulan mikroskopik süperiletkenlik teorisindeki Cooper çifti yaradılış mekanizması 3He de bambaşka bir şekilde ortaya çıkıyordu
Yeni süperakışkanın özelliklerinin açıklanmasında galibiyet sağlayan birincil teorisyen 1970'lerde İngiltere Sussex Üniversitesinde çalışan Anthony Leggett oldu Leggett ’nin teorisi deneycilere, sonuçlarını sistematik bir şekilde açıklayabilecekleri bir çerçeve sağladı 3He deki süperakışkanlık için formüle edilen Leggett teorisinin parçacık fiziği ve kozmoloji gibi fiziğin diğer alanlarında da yardımsever olduğu gösterildi
Süperakışkan haldeki 3He atom çiftlerinden oluşur ve bunun özellikleri süperakışkan haldeki 4He ‘ün özelliklerinden çok daha karmaşıktır Süperakışkanı oluşturan atom çiftleri manyetik özelliklere sahiptir Bunun anlamı akışkanın anizotropik olması ve bambaşka yönlerde farklı özellikler göstermesi demektir Yapılan manyetik ölçümler süperakışkanın, üç bambaşka fazın karışımını sergileyecek şekilde, epeyce karmaşık özelliklere sahip olduğunu ortaya çıkarmıştır Bu üç safha ayrı özelliklere sahiptir ve karışımdaki oranları sıcaklığa, basınca ve dış manyetik alana bağlıdır
Süperakışkan 3He bununla beraber araştırmacıların diğer olayları araştırmak için laboratuvarlarda kullanabildikleri yerinde bir araç oluşturmaktadır Bilhassa süperakışkanlardaki türbülans oluşumu, son zamanlarda düzenin nasıl kaosa dönüştürülebileceğini araştırmakta kullanılmıştır Bu araştırma klasik fiziğin çözülmemiş en son problemlerinden biri olan türbülans yaradılış sürecinin daha iyi anlaşılmasını sağlayabilir
GÜNEŞ VE HELYUM
Güneş katı bir karoser yok, dev bir gaz topudur çok büyük oranda (% 92,1) hidrojenden; daha az oranda
(% 7,8) helyum ve fazla daha az oranlarda öbür elementlerden oluşmuştur Bu elementlerin büyük çoğunluğu Güneşi oluşturan bulutsudan kaynaklanırPeki, Güneş nasıl parlıyor? Güneşin çekirdeği çok sıcaktır (yaklaşık 15 milyon derece)ş Keza,Güneş çok büyük bir gaz kütlesi olduğu için, merkezindeki basınç fazla yüksektir Çekirdekteki gazın 1 cm 3'ünün kütlesi takriben 150 gramdır Bu, aynı hacimdeki suyun kütlesinin takriben 150 katıdır Güneş ’in merkezindeki basınç ve sıcaklık, hidrojen atomlarının çarpışması ve birleşmesi için yeterlidir
Hidrojenin helyuma dönüşmesi gibi ısı gerektiren tepkimelere termonükleer tepkime denir Bu tepkimeler, Güneş ’in fazla sıcak olan çekirdeğinde kendiliğinden gerçekleşir Güneş ’i bu haliyle, kendi kendine oluşmuş dev bir nükleer reaktöre benzetebiliriz Termonükleer tepkimeler doğruca, koskocoman enerjiler ortaya çıkar Oysa, tepkimeyi açılmak için gereken ve tepkimeden sonra ortaya çıkan sıcaklıklar çok yüksek olduğundan, henüz Dünya ’da bu enerjiden yararlanılamıyor Bu sıcaklıklara dayanabilecek bir madde henüz keşfedilmiş değil
*
helyum nedir helyumun özellikleri helyum gazı helyumun uygulama alanları helyum gazı nerelerde kullanılır güneş ve helyum
Adı: Helyum
Simge: He
Atom Numarası: 2
Atomik yığın: 4002602 amu
Erime Noktası: 2720 °C (115 °K, 4576 °F)
Kaynama Noktası: 2686 °C (4549994 °K, 45148 °F)
Proton ve Elektron Sayısı: 2
Nötron sayısı: 2
Sınıfı: Soygazlar
Kristal Yapısı: Hekzagonal
Yoğunluk: 01785 gcm3
Bulunuş Tarihi: 1895
Buluşu Yapan: Sir William Ramsey
HELYUM
Helyum doğal gaz kaynaklarından elde edilir Yeryüzünde Helyum'ca zengin doğal gaz kaynakları sınırlı sayıda ülkede mevcut olup, bunlar ABD, Polonya, Cezayir ve Rusya'dır Paha Biçilmez bir gaz olan Helyum, bu değeri nedeni ile uluslararası işletme ve ticareti yapılan tek endüstriyel gazdır Yalnızca Hidrojen Helyum'dan daha hafif bir gazdır, ama Hidrojene tarafından fazla manâlı olan farkı Hidrojen gibi yanıcı olmayıp, asal bir gaz olmasıdır bu nedenle en soğuk kriyojen olarak seçim edilir, hem her nesil balonun şişirilmesi için en doğal ve emniyetli gazdır
ÖZELLİKLERİ
Ayrıntılarıyla asal, havadan hafif, minik moleküler yapısı olan ama yüksek moleküler enerjisi olan, sıvılarda çözünmeyen ve sıvı hali tanıdık en soğuk madde olan bir gazdır
KULLANIM ALANLARI
• Kaynak alanında koruyucu gaz olarak
• Balon gazı
• Kaçak yoklama gazı
• Dalış gazları
• Astım vb hastalığı olanlarda solunum gazı karışımlarında
• Manyetik Rezonans (MR) cihazlarında
• Lazer gazı ve çözümsel cihazlarda
• Roket nahoş gaz sistemlerinde
• Süper iletkenlerde
BÜYÜLEYİCİ İKİ SÜPERAKIŞKAN
En hafif nadir gaz olan helium doğada iki formda daha açık konuşmak gerekirse iki izotop halinde bulunur Alışılmış formu 4He dür Buradaki 4 sayısı helyum atomu çekirdeğindeki nükleonların sayısını gösterir(2 proton ve 2 nötron) Helyumun alışılmamış formu ise 3He olup bunun atomunun çekirdeği tek bir nötron içerir ve bu yüzden daha hafiftir
Ağır olan helium izotopuna doğada hafif olana tarafından takriben 10 milyon kat daha sık rastlanır Ama son 50 yıldır nükleer santrallarda büyük miktarlada 3He üretilmesi makul ışık halkası gelmiştir Bu iki gaz izotopu adi sıcaklıklarda yalnızca atom ağılıkları yönünden birbirinden farklıdır
Eğer helium gazı, mutlak sıfırın (27315°C) 4 derece üstüne değin düşük sıcaklıklara soğutulacak olursa yoğunlaşarak akıcı ışık halkası geçer Bu olay buharın su haline dönüştüğü gibi benzer yolla olur Sıcaklık çok düşük olmamak koşuluyla iki Helyum izotopunun akıcı hali benzer özelliklere sahiptir Akıcı helyum süperiletken mıknatıslarda olduğu gibi yaygın bir şekilde soğutucu olarak kullanılır Soğutucu olarak kullanılan daha ucuz ve doğada daha bol yer alan olan 4He dür
Akıcı helium daha da düşük sıcaklıklara soğutulacak olursa iki izotopunun davranışları aralarında kayda değer farklar ortaya çıkar İçsel hareketlere karşısında bütün dirençlerini yitirirler yani süperakışkan olurlar Ama bu durum her iki süperakışkan için oldukça ayrı sıcaklıkta oluşur ve içine konuldukları kabın ağzından serbestçe akmaları gibi gizemli özellikler gösterirler Bu olay yalnızca kuantum fiziği vasıtasıyla açıklanabilir
Süperakışkanlıkla İlgili Keşiflerin Tarihçesi
4He ün süperakışkanlık özelliği diğerlerinden fazla önce 1930 ların sonunda Pyotr Kapitsa göre keşfedilmişti Olayın bedensel açıklaması anında arkasında genç teorisyen Lev Landau tarafından yapıldı Bu çalışması sebebiyle Landau ’ya 1962 Nobel Fizik Ödülü verildi Kapitsa ’ya ise Nobel Fizik Ödülü oysa 1978 de verildi
4He de mutlak sıfırın takriben 2 derece üstünde meydana gelen normal halden süperiletken ışık halkası geçiş BoseEinstein yoğunlaşmasına bir örnek oluşturur Süreç çok daha sonraları gazlarda da gözlenmiş ve bu nedenle Eric Cornell, Wolfgang Ketterle ve Carl Wieman ’a 2001 Nobel Fizik Ödülü verilmiştir
3He izotopunun süperakışkan ülkü geçişi ise oysa 1970 ’ lerin başlarında David Lee, Douglas Osheroff ve Robert Richardson göre keşfedilmiş olup üçlüye 1996 Nobel fizik Ödülü verilmiştir Bu keşfin epeyce geç olmasının bir nedeni 3He deki süperakışkanlık dönüşümünün 4He ‘e göre 1000 kere daha düşük bir sıcaklıkta meydana gelmesidir 3He ün kuantum fiziksel olarak 4He den çeşitlilik göstermesine ve aracısız olarak BoseEinstein yoğunlaşması geçirememesine rağmen bu buluş beklenmiyor değildi Bardeen, Cooper ve Schrieffer kadar 1950 lerde kurulan mikroskopik süperiletkenlik teorisindeki Cooper çifti yaradılış mekanizması 3He de bambaşka bir şekilde ortaya çıkıyordu
Yeni süperakışkanın özelliklerinin açıklanmasında galibiyet sağlayan birincil teorisyen 1970'lerde İngiltere Sussex Üniversitesinde çalışan Anthony Leggett oldu Leggett ’nin teorisi deneycilere, sonuçlarını sistematik bir şekilde açıklayabilecekleri bir çerçeve sağladı 3He deki süperakışkanlık için formüle edilen Leggett teorisinin parçacık fiziği ve kozmoloji gibi fiziğin diğer alanlarında da yardımsever olduğu gösterildi
Süperakışkan haldeki 3He atom çiftlerinden oluşur ve bunun özellikleri süperakışkan haldeki 4He ‘ün özelliklerinden çok daha karmaşıktır Süperakışkanı oluşturan atom çiftleri manyetik özelliklere sahiptir Bunun anlamı akışkanın anizotropik olması ve bambaşka yönlerde farklı özellikler göstermesi demektir Yapılan manyetik ölçümler süperakışkanın, üç bambaşka fazın karışımını sergileyecek şekilde, epeyce karmaşık özelliklere sahip olduğunu ortaya çıkarmıştır Bu üç safha ayrı özelliklere sahiptir ve karışımdaki oranları sıcaklığa, basınca ve dış manyetik alana bağlıdır
Süperakışkan 3He bununla beraber araştırmacıların diğer olayları araştırmak için laboratuvarlarda kullanabildikleri yerinde bir araç oluşturmaktadır Bilhassa süperakışkanlardaki türbülans oluşumu, son zamanlarda düzenin nasıl kaosa dönüştürülebileceğini araştırmakta kullanılmıştır Bu araştırma klasik fiziğin çözülmemiş en son problemlerinden biri olan türbülans yaradılış sürecinin daha iyi anlaşılmasını sağlayabilir
GÜNEŞ VE HELYUM
Güneş katı bir karoser yok, dev bir gaz topudur çok büyük oranda (% 92,1) hidrojenden; daha az oranda
(% 7,8) helyum ve fazla daha az oranlarda öbür elementlerden oluşmuştur Bu elementlerin büyük çoğunluğu Güneşi oluşturan bulutsudan kaynaklanırPeki, Güneş nasıl parlıyor? Güneşin çekirdeği çok sıcaktır (yaklaşık 15 milyon derece)ş Keza,Güneş çok büyük bir gaz kütlesi olduğu için, merkezindeki basınç fazla yüksektir Çekirdekteki gazın 1 cm 3'ünün kütlesi takriben 150 gramdır Bu, aynı hacimdeki suyun kütlesinin takriben 150 katıdır Güneş ’in merkezindeki basınç ve sıcaklık, hidrojen atomlarının çarpışması ve birleşmesi için yeterlidir
Hidrojenin helyuma dönüşmesi gibi ısı gerektiren tepkimelere termonükleer tepkime denir Bu tepkimeler, Güneş ’in fazla sıcak olan çekirdeğinde kendiliğinden gerçekleşir Güneş ’i bu haliyle, kendi kendine oluşmuş dev bir nükleer reaktöre benzetebiliriz Termonükleer tepkimeler doğruca, koskocoman enerjiler ortaya çıkar Oysa, tepkimeyi açılmak için gereken ve tepkimeden sonra ortaya çıkan sıcaklıklar çok yüksek olduğundan, henüz Dünya ’da bu enerjiden yararlanılamıyor Bu sıcaklıklara dayanabilecek bir madde henüz keşfedilmiş değil
*
