氦3基本性质,一瓶氦气多少钱

2015-12-29 14:41:43

氦3(Helium-3)，通常简写为He-3.同氦4一样，它是氦的两种稳定性同位素之一。在自然界的氦气中，氦3所占的比例大约为10-7:1.由于是同位素，氦3和氦4在物理和化学性质上表现出较多的一致性。都是无色、无味、无毒、不燃烧的惰性气体。但是原子结构的不同。使得它们的物理性质上存在很大的差异，尤其在低温下的差异更加明显。更加量子粒子的特性，一个氦4原子有两个质子和两个中子组成，即原子中的粒子数为4，所以氦4的核自旋为偶数，称为玻色子；而氦3原子有两个质子和一个中子组成，即包含的粒子数为3，所以氦3的核自旋为奇自旋，称为是费米子。在接近绝对零度的低温下，这两种同位素都服从量子力学的原理，但两者遵循的统计规律是不同的，氦4遵循的是玻色—爱伊斯坦统计，在2.172K下发生玻色-爱因斯坦凝聚而转变为超流态，而氦3遵循的是费米-狄拉克统计，在2.6Mk下才能发生类似超导体的BCS凝聚而转变为超流态，这个温度比氦4的入转变温度低了3个数量级。由于具有较低的束缚能，氦3在低温下的蒸气压比氦4大许多，例如在1K 时，氦3的饱和蒸汽压比氦4大80倍，在0.5K时两者则相差近10000倍。氦3另外一个重要特性是有非零核磁矩，这使得氦3具有比氦4更大的自旋熵，从而在低温下具有更大的熵值，例如在1K时，氦3的比热容比氦4大40倍，在更低的温度下相差更大。氦3的一些重要的热力学性质汇总如下表。