صنعتی

صنعت

صنعتی

صنعت

تفاوت بین سفر با بالن هوای داغ و بالن هلیومی چیست ؟

تفاوت بین سفر با بالن هوای داغ و بالن هلیومی چیست ؟

بالون هوای گرم و بالن هلیومی چگونه کار می کند ؟

پرواز کردن با بالن کاری رویایی و شگفت انگیز است.

گاز هلیوم بسیار سبک تر از هوای داغ است. این یعنی بالن هلیومی می تواند برای بلند کردن یک وزن مشخص، نسبت به بالن هوای داغ اندازه ی کوچکتری داشته باشد.

در بالن هوای داغ لازم است که مرتباً به هوا گرماداده شود و این مساله مدت زمان ممکن برای پرواز با بالن هوای داغ را محدود می کند. ضمناً برای تأمین گرمای هوای داغ درون بالن لازم است مقدار زیادی مواد سوختی آتشگیر همراه بالن حمل شود.

در مجموع بالن های هلیومی از همه نظر به جز قیمت نسبت به بالن هوای داغ ارجح هستند. گاز هلیوم بسیار گرانقیمت است. در حالیکه برای پرواز بالن هوای داغ تنها به پروپان نیاز است.

زمانی که هوا داغ می شود، چگالی کمتری نسبت به هوای خنک تر خواه داشت. به دلیل همین چگالی کمتر است که وقتی درون بالن را پر می کند، منجر به پرواز آن می شود.

بالن هوای داغ

بالن هوای داغ

آیا هلیوم در بالن های هوای داغ استفاده می شود؟

معمولاً در بالن های هوای داغ، طبق نامی که دارد تنها هوای داغ وجود دارد که چگالی کمتری نسبت به هوا داشته و سبب بالا رفتن بالن می شود.

هلیوم و هیدروژن در بالن

گاز هلیوم و گاز هیدروژن دو گاز سبکی هستند که قابلیت به پرواز در آوردن یک بالن را دارند. اما گاز هیدروژن خطر ناک است و در صورت ایجاد جرقه ای، شعله ور و منفجر می شود. برای همین هنگام ااستفاده از بالن های هیدروژنی باید بسیار احتیاط کرد و همانطور که گفته شد، قیمت بالای هلیوم سبب شده است که طرفداران زیادی برای پر کردن بالن نداشته باشد.

از آنجا که خطر استفاده از هیدروژن در پر کردن بادکنک های مجالس بسیار زیاد است، استفاده از بادکنک های هلیومی با وجود قیمت بالاتر رایج شده است تا در مجاورت شمع کیک و وسایل شادی دیگر در مهمانی ها خطر آفرین نباشد.

بالن هوای داغ یا بالن هیدروژنی

در مقایسه بین بالن هوای داغ و بالن هیدروژنی و بررسی خطراتی که هر کدام از این دو ایجاد می کنند، باید گفت که خطر بالن هوای داغ کمتر است. زیرا محفظه های سوخت باید همراه با بالن هوای داغ حمل شوند و ایمن نگه داشتن چند محفظه ی سوخت بسیار راحت تر از یک بالن پر از هیدروژن قابل انفجار تحت کنترل قرار می گیرد.

گرم نگه داشتن بالن هوای داغ در حین پرواز

برای نگه داشتن بالن هوای داغ حین پرواز از شعله ای در قسمت زیرین بالن استفاده می شود. در صورت تمایل برای ارتفاع گرفتن شعله را بیشتر کرده و هوا را داغ تر می کنند تا چگالی آن کمتر شود و برای اینکه ارتفاع بالن از زمین کم شود با کم کردن شعله باعث کاهش دما و در نتیجه کاهش ارتفاع بالن از زمین و فرود آن می شوند.

منبع: تفاوت بین سفر با بالن هوای داغ و بالن هلیومی چیست ؟

انواع ظرفیت های گاز هلیوم در سیلندر های مختلف

انواع ظرفیت های گاز هلیوم در سیلندر های مختلف

 

گاز هلیوم کاربرد های مختلفی دارد. به همین منظور انواع سیلندر گاز هلیوم برای توزیع آن وجود دارد. در وحله ی اول برای جابه جایی گاز هلیم از منبع استحصال آن از تانکر هایی با ظرفیت بسیار بالا (40 هزار تا 120 هزار لیتر) استفاده می کنند. ظرفیت های بسیار بالا مانند 120 هزار لیتر معمولاً تانکر های ذخیره ی هلیوم هستند و از ان ها برای جا به جایی استفاده نمی شود.

انواع کپسول گاز هلیوم برای عرضه به بازار

سپس آن را در سیلندر گاز هلیوم با ظرفیت های مختلفی از جمله 450، 400، 250، 200، 50 لیتری و کمتر پرکرده و به بازار عرضه می کنند. برای مصارفی مانند پر کردن بادکنک هلیومی، سیلندر گاز هلیوم با ظرفیت کمتری مانند 5 و 10 لیتری عرضه می شود.

هلیوم را از کجا به دست می آورند

گاز هلیومی که به راحتی از درون انواع سیلندر گاز هلیوم استفاده می کنید چندان ساده به دست نمی آید. مقادیر ناچیزی از هلیوم در جو زمین وجود دارد که باعث می شود استخراج آن از هوا مقرون به صرف و عملی نباشد. اما در میدان های گاز طبیعی مقادیر بیشتری هلیوم وجود دارد و میدان های گازی خاصی در سراسر دنیا هستند که این گاز در آن ها یافت می شود.

برای مثال آمریکا، روسیه، الجزیره، قطر، لهستان و استرالیا این ذخیره ی ارزشمند را در میدان های گازی خود دارند. ظرفیت جابه جایی هلیوم استخراج شده از میدان های گازی تانکر های کاملاً آب بندی شده با حد اکثر ظرفیت 40 هزار لیتری است.

ویژگی های گاز بی اثر هلیوم

سیلندر گاز هلیوم حاوی گازی است که به جز هیدروژن سبک ترین وزن را در بین تمام عناصر دارد. گاز هلیوم کاملاً بی اثر است و حتی در دمای بالا با عناصر دیگر وارد واکنش نمی شود. قابل انحلال در فلزات و فلزات مایع نیست. به دلیل داشتن اندازه ی بسیار کوچک از داخل ریز ترین منافذ عبور می کند و خارج می شود. به همین علت است که بادکنک هلیومی با گذشت زمان سریعاً کوچک می شود.

هلیوم کمترین نقطه ی جوش را دارد و به همین دلیل یکی از سرد ترین مایعات به شمار می رود. تمام این ویژگی ها سبب شده اند تا گاز هلیوم به گازی پر مصرف برای کاربرد های خاص تبدیل شود .

دقت در جابه جایی هلیوم

از آن جا که هلیوم گازی است دارای اتم های بسیار بسیار کوچک، باید با ابزار دقیقی آن را جابه جا کرد. عایق بندی و آب بندی کپسول های هلیوم باید بسیار محکم باشد. در غیر این صورت مقدار زیادی از گاز هیوم درون کپسول ها بخار شده و خارج می گردد. ضمناً برای استفاده از گاز هلیوم نیز لازم است رگولاتور مناسبی برای کاهش فشار داخل سیلندر گاز هلیوماستفاده شود.

منبع: انواع ظرفیت های گاز هلیوم در سیلندر های مختلف

فرق گاز هلیوم با هیدروژن چیست ؟


فرق گاز هلیوم با هیدروژن چیست ؟

 

گاز هلیوم و گاز هیدروژن دو مورد از سبک ترین گاز ها هستند فرق گاز هلیوم با هیدروژن در ساختار شیمیایی و اتمی و همچنین خواصی است که از آن ها دیده می شود. در اینجا به چند مورد از تفاوت های آن ها و فرق گاز هلیوم با هیدروژناشاره خواهیم کرد.

مشخصات هلیوم و هیدروژن

در جدول زیر فرق گاز هلیوم با هیدروژن در مشخصات اتمی و ساختاری را مشاهده می کنید.

ویژگیهلیومهیدروژن
نمادHeH
عدد اتمی21
عدد جرمی4.0026021.00794
حالت طبیعیگازگاز
چگالی0.1786 gr/lit0.08988 gr/lit
نقطه ذوب (درجه سلسیوس)272.2-259.2-
نقطه جوش (درجه سلسیوس)268.9-252.9-
ایزوتوپ های پایدار2 ایزوتوپ3 ایزوتوپ

فراوانی هلیوم و هیدروژن

دو عنصر هلیوم و هیدروژن فراوان ترین عناصر در جهان هستی بوده و هلیوم بعد از هیدروژن در مقام دوم قرار دارد. اما در جو کره ی زمین مقدار هلیوم بسیار کم است. این مقدار به حدی است که استخراج هلیوم از هوا مقرون به صرف نیست و آن را از منابع دیگری به دست می آورند. اما هیدروژن فراوانی بیشتری در جو زمین دارد.

هلیوم و هیدروژن در خورشید

خورشید عمدتاً از دو عنصر هلیوم (25%) و هیدروژن (73%) تشکیل شده است. تبدیل هیدروژن موجود در خورشید به هلیوم به این صورت است که همواره 4 اتم هیدروژن به یک اتم هلیوم تبدیل می شود و ما به التفاوت ماده ای که در این بین ناپدید می شود به صورت انرژی در می آید و نور و گرمای خورشید را تأمین می کند.

هلیوم و هیدروژن برای پر کردن بالن و بادکنک

هلیوم و هیدروژن هر دو گاز هایی هستند که چگالی کمتری نسبت به هوا دارند. به همین دلیل بالن و بادکنکی که از این دو گاز پر شده باشد در هوا شناور مانده و پرواز می کند. گاز هلیوم نسبت به گاز هیدروژن قیمت بسیار بالاتری دارد. اما محدودیت های ایمنی باعث می شود که کاربرد هیدروژن در این موارد محدود شده و با وجود هزینه ی بیشتر تنها از هلیوم برای پر کردن بادکنک استفاده کنند.

ایمنی هیدروژن و هلیوم

گاز هلیوم یکی از عناصر گروه گاز های نجیب است. گاز هلیوم کاملاً بی اثر بوده و در شرایط طبیعی وارد واکنش نمی شود. به همین علت هلیوم را گازی بی اثر می نامند. اتم های گاز هلیوم حتی با خود نیز واکنش نمی دهند و مولکول های گاز هلیوم تک اتمی هستند.

اما، برخلاف هلیوم، هیدروژن مولکول های دو اتمی دارد و واکنش پذیر است. گاز هیدروژن اشتعال پذیر و آتشگیر است و استفاده از آن در بعضی از کاربرد ها خطر آفرین خواهد بود.

فرق گاز هلیوم با هیدروژن در ساختار سبب ایجاد تفاوت در ویژگی ها و در نتیجه تفاوت در کاربرد ها می شود.

منبع: فرق گاز هلیوم با هیدروژن چیست ؟

کاربرد های گاز هلیوم در زندگی روزمره


کاربرد های گاز هلیوم در زندگی روزمره

هلیوم عنصری است که تحت عنوان گاز نجیب شناخته می شود. بدون رنگ و بدون بو است و درسراسر جهان یافت می شود. احتمالاً با هلیوم به واسطه ی بادکنک های هلیومی شناور در هوا آشنا هستید. باید گفت که گاز هلیوم کاربرد هایی فراتر از پر کننده ی بادکنک مهمانی ها دارد. از این گاز در کیسه هوای خودرو ها، تجهیزات پیشرفته، تجهیزات پزشکی و هواپیما ها استفاده می شود. در واقع هلیوم یکی از اجزاء مهم زندگی مدرن بشر است.

چرا هلیوم اهمیت جهانی دارد ؟

برای درک اهمیت جهانی هلیوم باید بیشتر با خواص و ویژگی های این عنصر و همچنین تاریخچه و نحوه ی تهیه ی آن آشنا شویم. عنصر هلیوم در حالت طبیعی به شکل گاز وجود دارد. نماد آن در جدول تناوبی عناصر He و عدد اتم آن 2 است. نقطه ی ذوب هلیوم پایین تر از تمام عناصر دیگر بوده و نقطه جوش آن 268.9-  در جه سلسیوس است. هلیوم تنها عنصری است که در دما های بسیار پایین مایع باقی می ماند و برای انجماد نیاز به افزایش فشار دارد. تمام ویژگی های گفته شده سبب می شود هلیوم عنصری ضروری برای فناوری های جدید مانند مواد ابر رسانا باشد.

فراوانی هلیوم در جهان پس از هیدروژن در رتبه دوم قرار دارد. هلیوم در تمام ستارگان کهکشان ها وجود داشته و بیشترین فراوانی را در داغ ترین ستاره ها دارد. هلیوم محصول واکنش همجوشی هسته ای در ستارگان است. در واقع دانشمند عنصر هلیوم را هنگام مطالعه خورشید کشف کردند.

هلیوم از نظر شیمیایی بی اثر است و با عناصر دیگر وارد واکنش نمی شود به همین دلیل با دیگر عناصری نظیر نئون، آرگون، رادون و … گروه گاز های نجیب در جدول تناوبی عناصر را تشکیل میدهد.

البته اخیراٌ دانشمندان کشف کرده اند که هلیوم تنها با دیگر عناصر پیوند اشتراکی برقرار نمی کند و در حالت های دیگری ممکن است ترکیبات هلیوم دیده شود. برای مثال بلور های سدیم و هلیوم بدون برقراری پیوند شیمیایی دیده شده اند.

هلیوم در جو زمین با غلظت تقریبی 1 در 200 هزار وجود دارد و از نظر اقتصادی استخراج هلیوم از ج زمین مقرون به صرف نیست. منبع اصلی استحصال هلیوم میدان های گاز طبیعی است که مانند منابع نفت و گاز تجدید ناپذیر هستند و روزی تمام می شوند. هلیوم ابتدا با آب، مواد سولفیدی و کربن دی اکسید به عنوان ناخالصی مخلوط است و برای به دست آوردن هلیوم خالص  که البته مقداری آرگون، نئون، هیدروژن و نیتروژن نیز همراه خود دارد باید فرآیند خالص سازی انجام شود.

نکته دیگر این است که هلیوم در هر میدان گاز طبیعی در دنیا یافت نمی شود و میدان های گازی خاصی هستند که در خود هلیوم دارند. برای مثال در آمریکا، ایالات کانزاس، اوکلاهوما و تگزاس دارای منابع هلیوم هستند. یکی از منابع مهم هلیوم در تانزانیا قرار دارد.

مشکل تأمین هلیوم یکی از مسائل مهم در دنیاست. وابستگی فناوری نوین به هلیوم روز به روز در حال افزایش است. به همین دلیل دانشمندان به دنبال راهی برای تولید هلیوم هستند و در این بین روش هایی برای بازیافت دوباره استفاده کردن از گاز هلیوم مصرف شده نیز ارائه شده اند.

کاربرد های هلیوم چیست ؟

هلیوم کاربرد های فراوانی دارد. هلیوم جایگزین گاز آتشگیر هیدروژن در کشتی های هوایی شده است. از هلیوم در پزشکی، انجام پژوهش های علمی، گاز هلیوم در جوش کاری قوس الکتریکی، تبرید و خنک سازی، نشت یابی گاز و … استفاده می شود. دمای هلیوم مایع نزدیک به صفر مطلق است به همین دلیل از ان برای خنک سازی در کاربرد های ویژه استفاده می کنند. همچنین به عنوان عامل انتقال گرما نیز کاربرد دارد.

در پزشکی هلیوم به عنوان گاز تنفسی به صورت مخلوط با اکسیژن به یاری بیماران می آید و کابرد هلیوم در صنعت ام آر آی به عنوان خنک کننده ی آهنربای غول پیکر دستگاه MRI است.

هلیوم به عنوان گاز تنفسی برای غواصان نیز اهمیت زیادی دارد. زیرا در اعناق زیاد نمی تواند از مخلوط نیتروژن و اکسیژن به عنوان گاز تنفسی استفاده کرد زیرا در فشار زیاد اعماق دریا اثر تخدیری دارد.

در زندگی روزمره و در صنعت، هلیوم را می توانید در جوشکاری، در کیسه هوای خودرو، در بادکنک مهمانی ها و حتی در بالن هایی که در هوا پرواز می کنند ببینید.

آیا هلیوم قابل انفجار است ؟

هلیوم یک گاز قابل انفجار نیست و در دسته ی مواد اشتعال ناپذیر قرار دارد. اما هلیوم مایع در کپسول ها اگر تا حد زیادی حرارت ببیند به دلیل کمبود فضا مممکن است سبب انفجار کپسول در اثر فشار بالا شود.

پیامد استنشاق هلیوم چیست ؟

هلیوم می تواند سبب تغییر صدای افراد شود. به همین استنشاق آن در مهمانی ها به یک تفریح مبدل گردیده است. تنها باید دقت کرد تنفس بیش از حد و پشت سر هم هلیوم مانع از اکسیژن رسانی به بدن نشود. در غیر اینصورت می تواند سردرد، سرگیجه، تهوع و در موارد شدید کما و مرگ مغزی و وفت را در پی داشته باشد.

منبع: کاربرد های گاز هلیوم در زندگی روزمره

گاز هلیوم چند اتمی است ؟


گاز هلیوم چند اتمی است ؟

عدد اتمی عنصر هلیوم چند است ؟ جرم اتمی عنصر هلیوم چقدر است ؟ گاز هلیوم چند اتمی است ؟ برای پاسخ به این سوالات به بررسی ویژگی های ساختاری عنصر هلیوم می پردازیم.

مشخصات عنصر هلیوم

عنصر هلیوم از جمله سبک ترین عناصر در دنیا است و در جدول تناوبی عناصر بعد از هیدروژن قرار دارد. این عنصر در رأس گروه گاز های نجیب واقع شده است و عدداتمی آن 2 بوده و جرم اتمی آن حدود amu 4 است.

این عنصر ویژگی های مهم و منحصر به فردی دارد که سبب شده است در کابرد های خاص از آن استفاده کنند. برای مثال نقطه جوش این عنصر بسیار پایین و نزدیک به 4 کلوین است و به همین دلیل از هلیوم مایع در کاربرد های ویژه استفاده می شود.

الکترون و اوربیتال ها

هر اتمی الکترون هایی دارد که حول هسته ی آن در حال گردش هستند. الکترون ها تمایل دارند در لایه ها و اوربیتال های جدا گانه ای قرار بگیرند. درست مانند سیارات منظومه شمسی که در مدار های مختلفی حول خورشید می گردند.

لایه ی اول تنها می تواند دو الکترون را در خود جای دهد. لایه دوم ظرفیت 8 الکترون و برای اتم های دارای 18 الکترون لایه سوم نیز گنجایش 8 الکترون را دارند. البته لایه سوم برای اتم هایی که بیشتر از 18 الکترون دارند، تهداد الکترون بیشتری را نیز می تواند در خود جای دهد. به محض این که ظرفیت هر لایه پر شود الکترون ها ی بیشتر به لایه های بعدی می روند و در آن جای می گیرند.

الکترون های هلیوم

برای عنصر هلیوم عدد اتمی تعداد الکترون های موجود را مشخص می کند. یعنی اتم هلیوم دارای 2 الکترون است. این دو الکترون در لایه اول قرار می گیرند و آن را پر می کنند.

ترکیبات هلیوم

گاز هلیوم چد اتمی است ؟ گاز هلیوم در طبیعت به صورت تک اتمی وجود دارد. یعنی یک اتم هلیوم با اتم دیگر آن وارد واکنش نمی شود. هلیوم عنصر اول از گروه گاز های نجیب است. عناصر این گروه یعنی هلیوم، نئون، آرگون و … با عناصر دیگر وارد واکنش نمی شوند.

می توان گفت هلیوم غیر واکنش پذیر است زیرا لایه الکترونی ان پر شده است و قادر به اشتراک گذاری الکترون و تشکیل پیوند با اتم دیگری نیست.

هلیوم در چه جایی کاربرد دارد؟

هلیوم عنصر منحصر به فردی است که وارد واکنش نمی شود و همچنین در حالت مایع دمای بسیار پایینی دارد. وزن سبک آن باعث شده است برای پر کردن بادکنک ها شناور کاربرد داشته باشد و به دلیل دمای بسیار پایین به عنوان خنک کننده در شرایط ویزه به کار رود.

در این نوشته به طور کامل شرح دادیم که گاز هلیوم چند اتمی است و چرا.

منبع: گاز هلیوم چند اتمی است ؟