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氦3基本性質,一瓶氦氣多少錢

2015-12-29 14:41:43

氦3(Helium-3)，通常簡寫為He-3.同氦4一樣，它是氦的兩種穩(wěn)定性同位素之一。在自然界的氦氣中，氦3所占的比例大約為10-7:1.由于是同位素，氦3和氦4在物理和化學性質上表現出較多的一致性。都是無色、無味、無毒、不燃燒的惰性氣體。但是原子結構的不同。使得它們的物理性質上存在很大的差異，尤其在低溫下的差異更加明顯。更加量子粒子的特性，一個氦4原子有兩個質子和兩個中子組成，即原子中的粒子數為4，所以氦4的核自旋為偶數，稱為玻色子；而氦3原子有兩個質子和一個中子組成，即包含的粒子數為3，所以氦3的核自旋為奇自旋，稱為是費米子。在接近絕對零度的低溫下，這兩種同位素都服從量子力學的原理，但兩者遵循的統(tǒng)計規(guī)律是不同的，氦4遵循的是玻色—愛伊斯坦統(tǒng)計，在2.172K下發(fā)生玻色-愛因斯坦凝聚而轉變?yōu)槌鲬B(tài)，而氦3遵循的是費米-狄拉克統(tǒng)計，在2.6Mk下才能發(fā)生類似超導體的BCS凝聚而轉變?yōu)槌鲬B(tài)，這個溫度比氦4的入轉變溫度低了3個數量級。由于具有較低的束縛能，氦3在低溫下的蒸氣壓比氦4大許多，例如在1K 時，氦3的飽和蒸汽壓比氦4大80倍，在0.5K時兩者則相差近10000倍。氦3另外一個重要特性是有非零核磁矩，這使得氦3具有比氦4更大的自旋熵，從而在低溫下具有更大的熵值，例如在1K時，氦3的比熱容比氦4大40倍，在更低的溫度下相差更大。氦3的一些重要的熱力學性質匯總如下表。