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                      氣體知識

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                      氦氣在地球的哪些地方存在,氦氣是怎樣形成的?

                      2011-4-13 11:26:52

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                      氦氣是人類所知的第二輕氣體,排名僅在氫氣之后。但是氦氣的很多應用——不管是在科技領域還是非科技領域——有益并且實用。氦氣比空氣輕得多并且是惰性氣體,這意味著,當它與空氣和明火接觸不會燃燒,而氫氣卻會(請看下圖)。
                       
                      (這對在生日派對上想要氫氣球的孩子們可真不是個好消息?。?br />    除了輕過空氣外,在科學上液氦的作用簡直令人難以置信。氦的沸點為4開(絕對零度-273.15℃以上四度,開為開爾文溫度單位 :譯者注),液氦正被用于冷卻地球上一些最強大的電磁鐵,包括費米實驗室和大型強子對撞機(LHC)的一些電磁鐵。它是人類知道的第一種超流體——這種液體有一些很有趣的特性,包括完全沒有粘滯性,一旦你讓它動起來,便永無歇止,并且不會損失能量。
                          但是正如Lee Billings這周早些時候所述——氦在地球上極為稀有,而且我們正面臨枯竭。雖說氦是宇宙中普遍存在的第二大物質(位于氫之后),在地球上它卻是稀有之物。僅有兩個地方能找到氦,一個地方是地球的大氣層里。
                       
                          外大氣層——大氣層的最頂部——擁有小部分氦氣。與其它部分大氣層相比,百萬分之五是氦,這意味著從大氣中提取氦效率非常低下并且價格昂貴,所以我們通常不會這樣做。那么我們從哪里獲取氦氣呢?不管你相不相信,我們是從地下開采的!
                       
                          上圖是位于德克薩斯州地質管理局的天然氦提取設施。它為我們國家提供40%的氦產量,這些氦都是從地下來的。想知道它們是怎么樣獲得?
                       
                          對,是放射性!你知道,當地球形成的時候,滿是許多不穩定元素,包括元素周期表里面比鉛還重的元素,例如鈾、釷、鐳、氡等。由于這些元素不穩定,它們會發生放射性衰變。
                       
                          雖然它們中有些元素發生衰變(平均)要歷經數十億年,地球的存在也只有數十億年歷史!不過不止這種方式,粒子還有另外其它三種衰變方式。我們發現的第一種衰變方式——阿爾法衰變——是放射性粒子產生氦分子!
                          找到了一對電子之后,看你得到什么了?
                       
                          氦! 所以要是你獲得了放射性元素的正確類型礦石后,等上數十億年(甚至數萬億年)就能獲得地下隱藏著的大量氦!
                          所以,好消息就是地下蘊藏的氦是存在的,我們擁有用于科學研究(或者非科學研究)的氦來源。但壞消息呢?用光之后,我們將不得不等上數十億年使它們重新產生,或者想出一些不至于昂貴到令我們望而卻步的點子,直接從大氣中收集氦氣。(現在從大氣中收集氦氣是如此昂貴,以致于一些人在思考等到我們用完地球上的氦氣后,是否可以去月球采集)。
                          我可是環境保護的絕對支持者,要是你不是,將氦氣花光可會給科技的可持續發展制造極大麻煩。氦在地球上可是稀罕之物,要達到目前的蘊藏量,至少得花上數十億年,要是用光了,那么數千代人將顆粒皆無。
                          所以請多多關注你所擁有的珍貴之物吧,要好好對待它們,即使別人不這么做,因為有些東西——例如氦——確確實實是無可替代的。
                       
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