Helyum Elementi ve Ozellikleri Hakkında Bilgi
helyum nedir helyumun ozellikleri helyum gazı helyumun kullanım alanları helyum gazı nerelerde kullanılır guneş ve helyum
imageshelyumelementiveozelliklerihakkindabilgi5b0368963dcb8
Adı: Helyum
Sembol: He
Atom Numarası: 2
Atomik yığın: 4002602 amu
Erime Noktası: 2720 °C (115 °K, 4576 °F)
Kaynama Noktası: 2686 °C (4549994 °K, 45148 °F)
Proton ve Elektron Sayısı: 2
Notron sayısı: 2
Sınıfı: Soygazlar
Kristal Yapısı: Hekzagonal
Yoğunluk: 01785 gcm3
Bulunuş Tarihi: 1895
Buluşu Yapan: Sir William Ramsey
HELYUM
Helyum doğal gaz kaynaklarından elde edilir Yeryuzunde Helyum'ca zengin doğal gaz kaynakları sınırlı sayıda ulkede mevcut olup, bunlar ABD, Polonya, Cezayir ve Rusya'dır Cok değerli bir gaz olan Helyum, bu değeri nedeni ile uluslararası işletme ve ticareti yapılan tek endustriyel gazdır Sadece Hidrojen Helyum'dan daha hafif bir gazdır, ancak Hidrojene gore cok onemli olan farkı Hidrojen gibi yanıcı olmayıp, asal bir gaz olmasıdır Bu nedenle en soğuk kriyojen olarak tercih edilir, ayrıca her tur balonun şişirilmesi icin en doğal ve emniyetli gazdır
OZELLİKLERİ
Tamamen asal, havadan hafif, kucuk molekuler yapısı olan ancak yuksek molekuler enerjisi olan, sıvılarda cozunmeyen ve sıvı hali bilinen en soğuk madde olan bir gazdır
KULLANIM ALANLARI
• Kaynak alanında koruyucu gaz olarak
• Balon gazı
• Kacak kontrol gazı
• Dalış gazları
• Astım vb hastalığı olanlarda solunum gazı karışımlarında
• Manyetik Rezonans (MR) cihazlarında
• Lazer gazı ve analitik cihazlarda
• Roket itici gaz sistemlerinde
• Super iletkenlerde
BUYULEYİCİ İKİ SUPERAKIŞKAN
En hafif nadir gaz olan helium doğada iki formda daha doğrusu iki izotop halinde bulunur Alışılmış formu 4He dur Buradaki 4 sayısı helyum atomu cekirdeğindeki nukleonların sayısını gosterir(2 proton ve 2 notron) Helyumun alışılmamış formu ise 3He olup bunun atomunun cekirdeği tek bir notron icerir ve bu yuzden daha hafiftir
Ağır olan helium izotopuna doğada hafif olana gore yaklaşık 10 milyon kat daha sık rastlanır Ancak son 50 yıldır nukleer santrallarda buyuk miktarlada 3He uretilmesi olanaklı hale gelmiştir Bu iki gaz izotopu normal sıcaklıklarda sadece atom ağılıkları yonunden birbirinden farklıdır
Eğer helium gazı, mutlak sıfırın (27315°C) 4 derece ustune kadar duşuk sıcaklıklara soğutulacak olursa yoğunlaşarak sıvı hale gecer Bu olay buharın su haline donuştuğu gibi aynı yolla olur Sıcaklık cok duşuk olmamak koşuluyla iki Helyum izotopunun sıvı hali benzer ozelliklere sahiptir Sıvı helyum superiletken mıknatıslarda olduğu gibi yaygın bir şekilde soğutucu olarak kullanılır Soğutucu olarak kullanılan daha ucuz ve doğada daha bol bulunan olan 4He dur
Sıvı helium daha da duşuk sıcaklıklara soğutulacak olursa iki izotopunun davranışları arasında onemli farklar ortaya cıkar İcsel hareketlere karşı tum direnclerini yitirirler yani superakışkan olurlar Ancak bu olay her iki superakışkan icin oldukca farklı sıcaklıkta oluşur ve icine konuldukları kabın ağzından serbestce akmaları gibi gizemli ozellikler gosterirler Bu olay yalnızca kuantum fiziği vasıtasıyla acıklanabilir
Superakışkanlıkla İlgili Keşiflerin Tarihcesi
4He un superakışkanlık ozelliği diğerlerinden cok once 1930 ların sonunda Pyotr Kapitsa tarafından keşfedilmişti Olayın fiziksel acıklaması hemen arkasından genc teorisyen Lev Landau tarafından yapıldı Bu calışması nedeniyle Landau ’ya 1962 Nobel Fizik Odulu verildi Kapitsa ’ya ise Nobel Fizik Odulu ancak 1978 de verildi
4He de mutlak sıfırın yaklaşık 2 derece uzerinde meydana gelen normal halden superiletken hale geciş BoseEinstein yoğunlaşmasına bir ornek oluşturur Surec cok daha sonraları gazlarda da gozlenmiş ve bu nedenle Eric Cornell, Wolfgang Ketterle ve Carl Wieman ’a 2001 Nobel Fizik Odulu verilmiştir
3He izotopunun superakışkan hale gecişi ise ancak 1970 ’ lerin başlarında David Lee, Douglas Osheroff ve Robert Richardson tarafından keşfedilmiş olup ucluye 1996 Nobel fizik Odulu verilmiştir Bu keşfin oldukca gec olmasının bir nedeni 3He deki superakışkanlık donuşumunun 4He ‘e gore 1000 kez daha duşuk bir sıcaklıkta meydana gelmesidir 3He un kuantum fiziksel olarak 4He den farklılık gostermesine ve doğrudan BoseEinstein yoğunlaşması gecirememesine rağmen bu keşif beklenmiyor değildi Bardeen, Cooper ve Schrieffer tarafından 1950 lerde kurulan mikroskopik superiletkenlik teorisindeki Cooper cifti oluşum mekanizması 3He de farklı bir şekilde ortaya cıkıyordu
Yeni superakışkanın ozelliklerinin acıklanmasında başarı sağlayan ilk teorisyen 1970'lerde İngiltere Sussex Universitesinde calışan Anthony Leggett oldu Leggett ’nin teorisi deneycilere, sonuclarını sistematik bir şekilde acıklayabilecekleri bir cerceve sağladı 3He deki superakışkanlık icin formule edilen Leggett teorisinin parcacık fiziği ve kozmoloji gibi fiziğin diğer alanlarında da yararlı olduğu gosterildi
Superakışkan haldeki 3He atom ciftlerinden oluşur ve bunun ozellikleri superakışkan haldeki 4He ‘un ozelliklerinden cok daha karmaşıktır Superakışkanı oluşturan atom ciftleri manyetik ozelliklere sahiptir Bunun anlamı akışkanın anizotropik olması ve farklı yonlerde farklı ozellikler gostermesi demektir Yapılan manyetik olcumler superakışkanın, uc farklı fazın karışımını sergileyecek şekilde, oldukca kompleks ozelliklere sahip olduğunu ortaya cıkarmıştır Bu uc faz farklı ozelliklere sahiptir ve karışımdaki oranları sıcaklığa, basınca ve dış manyetik alana bağlıdır
Superakışkan 3He aynı zamanda araştırmacıların başka olayları incelemek icin laboratuvarlarda kullanabildikleri uygun bir arac oluşturmaktadır Ozellikle superakışkanlardaki turbulans oluşumu, son zamanlarda duzenin nasıl kaosa donuşturulebileceğini araştırmakta kullanılmıştır Bu araştırma klasik fiziğin cozulmemiş en son problemlerinden biri olan turbulans oluşum surecinin daha iyi anlaşılmasını sağlayabilir
GUNEŞ VE HELYUM
Guneş katı bir cisim değil, dev bir gaz topudur Cok buyuk oranda (% 92,1) hidrojenden; daha az oranda
(% 7,8) helyum ve cok daha az oranlarda oteki elementlerden oluşmuştur Bu elementlerin buyuk coğunluğu Guneşi oluşturan bulutsudan kaynaklanırPeki, Guneş nasıl parlıyor? Guneşin cekirdeği cok sıcaktır (yaklaşık 15 milyon derece)ş Ayrıca,Guneş cok buyuk bir gaz kutlesi olduğu icin, merkezindeki basınc cok yuksektir Cekirdekteki gazın 1 cm 3'unun kutlesi yaklaşık 150 gramdır Bu, aynı hacimdeki suyun kutlesinin yaklaşık 150 katıdır Guneş ’in merkezindeki basınc ve sıcaklık, hidrojen atomlarının carpışması ve birleşmesi icin yeterlidir
Hidrojenin helyuma donuşmesi gibi ısı gerektiren tepkimelere termonukleer tepkime denir Bu tepkimeler, Guneş ’in cok sıcak olan cekirdeğinde kendiliğinden gercekleşir Guneş ’i bu haliyle, kendi kendine oluşmuş dev bir nukleer reaktore benzetebiliriz Termonukleer tepkimeler sayesinde, cok buyuk enerjiler ortaya cıkar Ancak, tepkimeyi başlatmak icin gereken ve tepkimeden sonra ortaya cıkan sıcaklıklar cok yuksek olduğundan, henuz Dunya ’da bu enerjiden yararlanılamıyor Bu sıcaklıklara dayanabilecek bir madde henuz keşfedilmiş değil
helyum nedir helyumun ozellikleri helyum gazı helyumun kullanım alanları helyum gazı nerelerde kullanılır guneş ve helyum
imageshelyumelementiveozelliklerihakkindabilgi5b0368963dcb8
Adı: Helyum
Sembol: He
Atom Numarası: 2
Atomik yığın: 4002602 amu
Erime Noktası: 2720 °C (115 °K, 4576 °F)
Kaynama Noktası: 2686 °C (4549994 °K, 45148 °F)
Proton ve Elektron Sayısı: 2
Notron sayısı: 2
Sınıfı: Soygazlar
Kristal Yapısı: Hekzagonal
Yoğunluk: 01785 gcm3
Bulunuş Tarihi: 1895
Buluşu Yapan: Sir William Ramsey
HELYUM
Helyum doğal gaz kaynaklarından elde edilir Yeryuzunde Helyum'ca zengin doğal gaz kaynakları sınırlı sayıda ulkede mevcut olup, bunlar ABD, Polonya, Cezayir ve Rusya'dır Cok değerli bir gaz olan Helyum, bu değeri nedeni ile uluslararası işletme ve ticareti yapılan tek endustriyel gazdır Sadece Hidrojen Helyum'dan daha hafif bir gazdır, ancak Hidrojene gore cok onemli olan farkı Hidrojen gibi yanıcı olmayıp, asal bir gaz olmasıdır Bu nedenle en soğuk kriyojen olarak tercih edilir, ayrıca her tur balonun şişirilmesi icin en doğal ve emniyetli gazdır
OZELLİKLERİ
Tamamen asal, havadan hafif, kucuk molekuler yapısı olan ancak yuksek molekuler enerjisi olan, sıvılarda cozunmeyen ve sıvı hali bilinen en soğuk madde olan bir gazdır
KULLANIM ALANLARI
• Kaynak alanında koruyucu gaz olarak
• Balon gazı
• Kacak kontrol gazı
• Dalış gazları
• Astım vb hastalığı olanlarda solunum gazı karışımlarında
• Manyetik Rezonans (MR) cihazlarında
• Lazer gazı ve analitik cihazlarda
• Roket itici gaz sistemlerinde
• Super iletkenlerde
BUYULEYİCİ İKİ SUPERAKIŞKAN
En hafif nadir gaz olan helium doğada iki formda daha doğrusu iki izotop halinde bulunur Alışılmış formu 4He dur Buradaki 4 sayısı helyum atomu cekirdeğindeki nukleonların sayısını gosterir(2 proton ve 2 notron) Helyumun alışılmamış formu ise 3He olup bunun atomunun cekirdeği tek bir notron icerir ve bu yuzden daha hafiftir
Ağır olan helium izotopuna doğada hafif olana gore yaklaşık 10 milyon kat daha sık rastlanır Ancak son 50 yıldır nukleer santrallarda buyuk miktarlada 3He uretilmesi olanaklı hale gelmiştir Bu iki gaz izotopu normal sıcaklıklarda sadece atom ağılıkları yonunden birbirinden farklıdır
Eğer helium gazı, mutlak sıfırın (27315°C) 4 derece ustune kadar duşuk sıcaklıklara soğutulacak olursa yoğunlaşarak sıvı hale gecer Bu olay buharın su haline donuştuğu gibi aynı yolla olur Sıcaklık cok duşuk olmamak koşuluyla iki Helyum izotopunun sıvı hali benzer ozelliklere sahiptir Sıvı helyum superiletken mıknatıslarda olduğu gibi yaygın bir şekilde soğutucu olarak kullanılır Soğutucu olarak kullanılan daha ucuz ve doğada daha bol bulunan olan 4He dur
Sıvı helium daha da duşuk sıcaklıklara soğutulacak olursa iki izotopunun davranışları arasında onemli farklar ortaya cıkar İcsel hareketlere karşı tum direnclerini yitirirler yani superakışkan olurlar Ancak bu olay her iki superakışkan icin oldukca farklı sıcaklıkta oluşur ve icine konuldukları kabın ağzından serbestce akmaları gibi gizemli ozellikler gosterirler Bu olay yalnızca kuantum fiziği vasıtasıyla acıklanabilir
Superakışkanlıkla İlgili Keşiflerin Tarihcesi
4He un superakışkanlık ozelliği diğerlerinden cok once 1930 ların sonunda Pyotr Kapitsa tarafından keşfedilmişti Olayın fiziksel acıklaması hemen arkasından genc teorisyen Lev Landau tarafından yapıldı Bu calışması nedeniyle Landau ’ya 1962 Nobel Fizik Odulu verildi Kapitsa ’ya ise Nobel Fizik Odulu ancak 1978 de verildi
4He de mutlak sıfırın yaklaşık 2 derece uzerinde meydana gelen normal halden superiletken hale geciş BoseEinstein yoğunlaşmasına bir ornek oluşturur Surec cok daha sonraları gazlarda da gozlenmiş ve bu nedenle Eric Cornell, Wolfgang Ketterle ve Carl Wieman ’a 2001 Nobel Fizik Odulu verilmiştir
3He izotopunun superakışkan hale gecişi ise ancak 1970 ’ lerin başlarında David Lee, Douglas Osheroff ve Robert Richardson tarafından keşfedilmiş olup ucluye 1996 Nobel fizik Odulu verilmiştir Bu keşfin oldukca gec olmasının bir nedeni 3He deki superakışkanlık donuşumunun 4He ‘e gore 1000 kez daha duşuk bir sıcaklıkta meydana gelmesidir 3He un kuantum fiziksel olarak 4He den farklılık gostermesine ve doğrudan BoseEinstein yoğunlaşması gecirememesine rağmen bu keşif beklenmiyor değildi Bardeen, Cooper ve Schrieffer tarafından 1950 lerde kurulan mikroskopik superiletkenlik teorisindeki Cooper cifti oluşum mekanizması 3He de farklı bir şekilde ortaya cıkıyordu
Yeni superakışkanın ozelliklerinin acıklanmasında başarı sağlayan ilk teorisyen 1970'lerde İngiltere Sussex Universitesinde calışan Anthony Leggett oldu Leggett ’nin teorisi deneycilere, sonuclarını sistematik bir şekilde acıklayabilecekleri bir cerceve sağladı 3He deki superakışkanlık icin formule edilen Leggett teorisinin parcacık fiziği ve kozmoloji gibi fiziğin diğer alanlarında da yararlı olduğu gosterildi
Superakışkan haldeki 3He atom ciftlerinden oluşur ve bunun ozellikleri superakışkan haldeki 4He ‘un ozelliklerinden cok daha karmaşıktır Superakışkanı oluşturan atom ciftleri manyetik ozelliklere sahiptir Bunun anlamı akışkanın anizotropik olması ve farklı yonlerde farklı ozellikler gostermesi demektir Yapılan manyetik olcumler superakışkanın, uc farklı fazın karışımını sergileyecek şekilde, oldukca kompleks ozelliklere sahip olduğunu ortaya cıkarmıştır Bu uc faz farklı ozelliklere sahiptir ve karışımdaki oranları sıcaklığa, basınca ve dış manyetik alana bağlıdır
Superakışkan 3He aynı zamanda araştırmacıların başka olayları incelemek icin laboratuvarlarda kullanabildikleri uygun bir arac oluşturmaktadır Ozellikle superakışkanlardaki turbulans oluşumu, son zamanlarda duzenin nasıl kaosa donuşturulebileceğini araştırmakta kullanılmıştır Bu araştırma klasik fiziğin cozulmemiş en son problemlerinden biri olan turbulans oluşum surecinin daha iyi anlaşılmasını sağlayabilir
GUNEŞ VE HELYUM
Guneş katı bir cisim değil, dev bir gaz topudur Cok buyuk oranda (% 92,1) hidrojenden; daha az oranda
(% 7,8) helyum ve cok daha az oranlarda oteki elementlerden oluşmuştur Bu elementlerin buyuk coğunluğu Guneşi oluşturan bulutsudan kaynaklanırPeki, Guneş nasıl parlıyor? Guneşin cekirdeği cok sıcaktır (yaklaşık 15 milyon derece)ş Ayrıca,Guneş cok buyuk bir gaz kutlesi olduğu icin, merkezindeki basınc cok yuksektir Cekirdekteki gazın 1 cm 3'unun kutlesi yaklaşık 150 gramdır Bu, aynı hacimdeki suyun kutlesinin yaklaşık 150 katıdır Guneş ’in merkezindeki basınc ve sıcaklık, hidrojen atomlarının carpışması ve birleşmesi icin yeterlidir
Hidrojenin helyuma donuşmesi gibi ısı gerektiren tepkimelere termonukleer tepkime denir Bu tepkimeler, Guneş ’in cok sıcak olan cekirdeğinde kendiliğinden gercekleşir Guneş ’i bu haliyle, kendi kendine oluşmuş dev bir nukleer reaktore benzetebiliriz Termonukleer tepkimeler sayesinde, cok buyuk enerjiler ortaya cıkar Ancak, tepkimeyi başlatmak icin gereken ve tepkimeden sonra ortaya cıkan sıcaklıklar cok yuksek olduğundan, henuz Dunya ’da bu enerjiden yararlanılamıyor Bu sıcaklıklara dayanabilecek bir madde henuz keşfedilmiş değil
