Теплопроводность, плотность гелия He и его свойства
Теплофизические свойства гелия He: плотность гелия, его теплоемкость и теплопроводность
В таблице представлены теплофизические свойства гелия He в газообразном состоянии в зависимости от температуры и давления. Теплофизические свойства и плотность гелия в таблице даны при температуре от 0 до 1000°С и давлении от 1 до 100 атмосфер.
Следует отметить, что такие свойства гелия, как температуропроводность и кинематическая вязкость существенно зависят от температуры, увеличивая свои значения на порядок при нагревании на 1000 градусов. При увеличении давления эти свойства гелия уменьшают свои значения, при этом существенно возрастает плотность гелия.
При нормальных условиях плотность гелия равна 0,173 кг/м3 (при температуре 0°С и нормальном атмосферном давлении). С увеличением давления гелия, его плотность увеличивается пропорционально, например при 10 атм. плотность гелия составит уже величину 1,719 кг/м3 (при этой же температуре). При дальнейшем сжатии этого газа до 100 атм. плотность гелия станет равной 16,45 кг/м3. Таким образом, имеет место почти стократное увеличении плотности гелия относительно первоначального значения (при атмосферном давлении).
Как известно, самой низкой плотностью обладает такой газ, как водород, а гелий занимает второе место среди газов по величине плотности.
Гелий считается наиболее оптимальным газом для заполнения аэростатов, применяемых в воздухоплавании, поскольку в отличие от водорода, он не создает с воздухом взрывоопасную смесь.
Так как плотность гелия значительно меньше воздуха, то при одинаковых температурах шары и аэростаты, наполненные гелием, имеют хорошую подъемную силу. Достаточно малая плотность гелия позволяет создавать беспилотные высотные аэростаты для погодных и научных исследований.
На какую высоту может подняться шар с гелием? Плотность воздуха по мере набора высоты начинает снижаться и на высотах около 33…36 км сравняется с плотностью гелия, находящегося в аэростате, и его подъем прекратится.
В таблице даны следующие свойства гелия:
- плотность гелия γ, кг/м3;
- удельная теплоемкость Ср, кДж/(кг·град);
- коэффициент теплопроводности λ, Вт/(м·град);
- динамическая вязкость μ, Па·с;
- температуропроводность a, м2/с;
- кинематическая вязкость ν, м2/с;
- число Прандтля Pr.
Примечание: Будьте внимательны! Теплопроводность в таблице указана в степени 102. Не забудьте разделить на 100.
Теплопроводность гелия при при нормальном атмосферном давлении.
Значения теплопроводности гелия при нормальном атмосферном давлении в зависимости от температуры приведены в таблице.
Теплопроводность (в размерности Вт/(м·град)) указана для газообразного гелия в диапазоне температуры от -203 до 1727 °С.
Примечание: Будьте внимательны! Теплопроводность гелия в таблице указана в степени 103. Не забудьте разделить на 1000. По данным таблицы теплопроводности видно, что ее значения увеличиваются с ростом температуры гелия.
Теплопроводность гелия при высоких температурах.
В таблице указаны значения теплопроводности гелия при нормальном атмосферном давлении и при высоких температурах.
Теплопроводность гелия в газообразном состоянии приведена в диапазоне температур 2500…6000 К.
Примечание: Будьте внимательны! Теплопроводность гелия в таблице указана в степени 103. Не забудьте разделить на 1000. Значение коэффициента теплопроводности гелия увеличивается с ростом его температуры и достигает при 6000 К величины 1,2 Вт/(м·град).
Теплопроводность жидкого гелия при низких температурах.
Приведены значения теплопроводности жидкого гелия при нормальном атмосферном давлении и экстремально низких температурах.
Теплопроводность гелия в жидком состоянии дана в таблице для температуры 2,3…4,2 К (-270,7…-268,8°С).
Примечание: Будьте внимательны! Теплопроводность гелия в таблице указана в степени 103. Не забудьте разделить на 1000. Теплопроводность гелия увеличивается с ростом его температуры и в жидком состоянии при низких температурах.
Теплопроводность гелия в зависимости от давления и температуры.
В таблице даны значения теплопроводности гелия в зависимости от давления и температуры.
Теплопроводность (размерность Вт/(м·град)) указана для газообразного гелия в диапазоне температуры от 0 до 1227 °С и давлении от 1 до 300 атм.
Примечание: Будьте внимательны! Теплопроводность гелия в таблице указана в степени 103. Не забудьте разделить на 1000. Теплопроводность гелия имеет слабую тенденцию к росту при увеличении давления газа.
Теплоемкость жидкого гелия в зависимости от температуры.
В таблице представлены значения удельной (массовой) теплоемкости жидкого гелия в состоянии насыщения в зависимости от температуры.
Как известно, гелий в жидком состоянии может находиться только при очень низкой температуре, приближающейся к абсолютному нулю.
Теплоемкость жидкого гелия (размерность кДж/(кг·град)) приведена в диапазоне температуры от 1,8 до 5,05 К.
Источники:
1. Варгафтик Н.Б. Справочник по теплофизическим свойствам газов и жидкостей.
2. Чиркин В.С. Теплофизические свойства материалов ядерной техники.
3. Физические величины. Справочник. А.П. Бабичев, Н.А. Бабушкина, А.М. Братковский и др.; Под ред. И.С. Григорьева, Е.З. Мейлихова. — М.:Энергоатомиздат, 1991. — 1232 с.