18新利最新登入氦是如何形成的?

由:帕特里克·j·基格|
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虽然氦在太空中储量丰富,但用于气球和其他用途的氦是从天然气中提取的,不太容易获得。Ivan Shutov/EyeEm/Getty Images

如果你把在一个气球里,放开气球在美国,气球会上升到33000英尺(10公里)以下的高度,在这一点上,它会爆炸,因为大气压力和气球表面的强度不足以承受内部气体的压力[来源:BBC科学焦点].

逸出的氦比大气中的其他气体要轻,所以没有理由停止——它只是继续扩散,并泄漏到太空中。这就是为什么在任何给定的时间里,大气中只有微量的氦——0.0005%[来源:杰佛逊实验室].

氦在太空中非常丰富,它是太阳等恒星内部聚变反应的产物。然而,地球上自然存在的氦来自于一种不同的过程。在地球深处,放射性元素如铀和衰变并变成其他元素。这些反应的副产物是被称为a粒子的微小碎片,由两个中子和两个质子组成。这些粒子从周围的环境中获取电子,变成氦,氦逐渐通过地壳上升,释放到大气中,在那里它不断上升,直到进入太空[来源:环宇匹兹堡市)。

对我们来说幸运的是,氦气也会进入天然气中,石油和天然气钻井工人从地下开采出来用作燃料[来源:匹兹堡大学].这为我们提供了一种供应,我们可以用它来吹气球,以及各种各样的其他工业过程,从弧焊到核磁共振成像,再到为计算机制造硅芯片。天然气中必须有一定量的氦气——按体积计算至少有0.3%——才能证明从天然气中分离氦气的所有麻烦是合理的。这是通过工业过程来实现的,过滤气体中的其他杂质,如水、二氧化碳和硫化氢。最后,使用一种称为低温处理的工艺来冷却气体,去除其中大部分的甲烷,留下纯度约为50%至70%的原始形式的氦,其余部分由少量的氩、氖和氢组成。然后,粗氦通过另一种冷却和过滤过程进行提纯,得到纯度超过99%的氦[来源:午睡].

问题是,没有多少地方的天然气田有足够的氦气,提取氦气很难有效和经济地进行,大部分氦气来自少数几个来源,包括美国政府在德克萨斯州的国家氦气储备。由于工业对氦气的需求如此之大,以至于供不应求。这种短缺已经损害了派对用品公司Party City等企业的利益,该公司计划在2019年关闭45家门店[来源:吉布森].

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来源

  • BBC科学焦点。“18新利最新登入氦气球能浮多高?”Sciencefocus.com。(2019年5月13日)https://www.sciencefocus.com/science/how18新利最新登入-high-can-a-helium-balloon-float/
  • 吉布森,凯特。"因氦气短缺,派对城将关闭45家门店"哥伦比亚广播公司新闻。2019年5月10日。(2019年5月13日)https://www.cbsnews.com/news/party-city-helium-to-close-45-tores/
  • 杰佛逊实验室。“氦元素。”Education.jlab.org。(2019年5月13日)https://education.jlab.org/itselemental/ele002.htmlNational科学院、工程院和医学院。《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:来源和用途》Researchservices.pitt.edu。(2019年5月13日)https://researchservices.pitt.edu/helium/sourcesanduses

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最初发表于2000年4月1日

18新利最新登入氦是如何形成的常见问题解答

18新利最新登入氦是如何形成的?
钍和铀的放射性衰变导致氦的形成。它们极不稳定,容易腐烂。
我们从哪里得到氦气?
几乎所有的氦都是从天然气中提取的。这种氦的供应来自于位于美国和俄罗斯的地下气田。
18新利最新登入人们如何收集氦?
氦气与天然气一起开采。这是一个漫长的过程,用钻头钻到地壳深处。钻机必须穿透被称为盖层的地壳层才能开采天然气储备。
氦可以人工制造吗?
氦在宇宙中随处可见。事实上,它是人类所知的第二丰富的元素。由于氦的化学成分,人工生产氦是不可能的,这就是为什么要从天然气井中提取氦。
谁用氦最多?
最大的氦气消费者是美国国家航空航天局(NASA),它使用了大约7500万立方英尺的氦气。美国国防部紧随其后,使用氦气来冷却用作火箭燃料的氧气和氢气。
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