如果你放氦在气球中放开气球,气球将升高,直到达到不到33,000英尺(10公里)的高度,这时它将破裂,因为大气压力和气球的强度不足以承受内部气体的压力IT [来源:BBC科学重点]。
逃脱的氦气比大气中的其他气体轻,因此没有理由停止 - 它只是继续前进并泄漏到太空中。这就是为什么在任何给定时间的大气中只有痕量的氦气(0.0005%)[来源:杰斐逊实验室]。
氦气在空间中很丰富,在该空间中,它是作为恒星(例如太阳)融合反应的产物产生的。但是,地球上天然存在的氦气来自另一种过程。地球深处,放射性元素,例如铀和钍衰减并变成其他元素。这些反应的副产品是称为A颗粒的微小片段,由两个中子和两个质子组成。这些颗粒从它们周围的环境中捡起电子,并变成氦气,氦气逐渐通过外壳升起,并散发到大气中,在那里它不断上升,直到它进入太空[来源:宇宙匹兹堡的ity]。
对我们来说幸运的是,氦气还进入了天然气,油气钻机从地面提取以用作燃料[来源:匹兹堡大学]。这为我们提供了可以用来炸毁气球以及各种其他工业工艺的供应,从电弧焊接到MRI到MRIS到计算机的制造硅芯片。天然气中必须有一定数量的氦气(至少达到0.3%),以证明将其与天然气分开的所有麻烦是合理的。这是通过过滤其他杂质的工业过程来完成的,例如水,二氧化碳和硫化氢。最后,一种称为低温加工的过程用于冷却气体并去除构成大部分的甲烷,留下一种原油形式的氦气,该氦气纯净了约50%至70%,含有少量的氩,霓虹灯和氢气制成剩下的。然后,通过另一个冷却和过滤过程纯化粗氦,该过程产生的氦气形式超过99%的纯度[来源:小憩]。
问题在于,天然气场中没有多少地方在其中有足够的氦气,而提取氦气很难有效,负担得起,其中大部分仅来自一些来源,包括美国政府的国家氦气储备在德克萨斯州。由于对工业的氦气需求如此之多,因此不足以解决。这种短缺伤害了诸如派对用品公司派对城之类的业务,该公司将于2019年关闭其45家商店[来源:吉布森]。
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来源
- BBC科学重点。“氦气球可以浮动多高?” ScienceFocus.com。(2019年5月13日)https://www.sciencefocus.com/science/how-high-chigh-can-a-a-helium-balloon-float/
- 吉布森,凯特。“派对城市氦短缺,关闭45家商店。”CBS新闻。2019年5月10日。(2019年5月13日)
- 杰斐逊实验室。“元素氦”。(2019年5月13日)https://education.jlab.org/itselemental/ee002.htmlnational of Science,工程和医学学院。“出售联邦氦储备的影响。” Nap.edu。2000.(2019年5月13日)https://www.nap.edu/read/9860/chapter/7
- 匹兹堡大学。“氦气:来源和用途。”ResearchServices.pitt.edu。(2019年5月13日)https://researchservices.pitt.edu/helium/sourcesanduses
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最初出版:2000年4月1日