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液態系統可以凝固嗎

發布時間: 2022-02-25 20:52:57

① 液態氦可否凝固

在極低溫度下氣態氦轉變為液態氦 。由於氦原子間的相互作用(范德瓦耳斯力)和原子質量都很小,很難液化,更難凝固 。富同位素4He的氣液相變曲線如圖1。4He的臨界溫度和臨界壓強分別為5.20K和2.26大氣壓,一個大氣壓下的溫度為4.215K 。在常壓下,溫度從臨界溫度下降至絕對零度時,氦始終保持為液態,不會凝固,只有在大於25大氣壓時才出現固態。普通液氦是一種很易流動的無色液體,其表面張力極小,折射率和氣體差不多,因而不易看到它。液態4He包括性質不同的兩個相 ,分別稱為HeⅠ和HeⅡ,在兩個相之間的轉變溫度處,液氦的密度、電容率和比熱容均呈現反常的增大。兩個液相HeⅠ和HeⅡ間的轉變溫度稱為λ點,飽和蒸氣壓下的λ點為2.172K,壓強增加時,λ點移向較低的溫度,兩個液相的相變曲線為一直線,稱為λ線(圖1)。

圖1 液態氨

液氦具有一系列引人注目的特點,主要表現在以下幾方面。
超流動性 普通液體的粘滯度隨溫度的下降而增高,與此不同,HeⅠ的粘滯度在溫度下降到2.6K左右時 ,幾乎與溫度無關 ,其數值約為3×10-6帕秒,比普通液體的粘滯度小得多。在2.6K以下,HeⅠ的粘滯度隨溫度的降低而迅速下降。HeⅡ的粘滯度在λ點以下的溫度時立刻降至非常小的值(<10-12帕秒),這種幾乎沒有粘滯性的特性稱為超流動性。用粗細不同的毛細管做實驗時,發現流管愈細,超流動性就愈明顯,在直徑小於10-5厘米的流管中,流速與壓強差和流管長度幾乎無關,而僅取決於溫度,流動時不損耗動能。
對HeⅡ性質的理論研究首先由F.倫敦作出。4He原子是自旋為整數的玻色子,倫敦把HeⅡ看成是由玻色子組成的玻色氣體,遵守玻色統計規律,玻色統計允許不同粒子處於同一量子態中。倫敦證明了存在一個臨界溫度Tc,當溫度低於Tc時,一些粒子會同時處於零點振動能狀態(即基態),稱為凝聚,溫度愈低,凝聚到零點振動能狀態的粒子數就愈多,在絕對零度時,全部粒子都凝聚到零點振動能狀態,以上現象稱為玻色-愛因斯坦凝聚 。L.蒂薩認為HeⅡ的超流動性起因於玻色-愛因斯坦凝聚 。由於已凝聚到基態的HeⅡ原子具有最低的零點振動能,故有極大的平均自由程,能夠幾乎無阻礙地通過極細的毛細管。蒂薩首先提出二流體型,後來L.D.朗道修正和補充了此模型。二流體模型認為HeⅡ由兩部分獨立的、可互相滲透的流體組成,一種是處於基態的凝聚部分,熵等於零,無粘滯性,是超流體;另一種是處於激發態(未凝聚)的正常流體,熵不等於零,有粘滯性。兩種流體的密度之和等於HeⅡ的總密度,溫度降至λ點時,正常流體開始部分地轉變為超流體,溫度愈低,超流體的密度愈大,而正常流體的密度則愈小,在絕對零度時,所有原子都處於凝聚狀態,全部流體均為超流體。利用這個二流體模型可解釋關於液氦的許多力學和熱學性質。
熱傳導 HeⅠ具有普通流體的導熱率,因而當減小壓強時,液氦出現激烈的沸騰現象。HeⅡ的導熱率要比HeⅠ高出106倍,比銅高出104倍。當溫度越過λ點,HeⅠ轉變為HeⅡ時,液氦從很壞的熱導體突然變為到目前為止最好的熱導體。由於HeⅡ的導熱率異乎尋常地高,其內部不可能出現溫差 ,因而內部不可能汽化,即不能沸騰。當利用抽氣方法減低蒸氣壓時,開始階段出現激烈的沸騰,溫度降低至λ點以下時,HeⅠ轉變為HeⅡ,沸騰突然停止,液面平靜如鏡,汽化只發生在液面。正常流體的導熱率與溫度梯度無關,純粹是反映物質性質的量,但HeⅡ的導熱率卻與溫度梯度甚至容器的幾何形狀有關。
氦膜 任何與HeⅡ接觸的器壁上覆蓋一層液膜,液膜中只包含無粘滯性的超流體成分,稱為氦膜。氦膜的存在使液氦能沿器壁向盡可能低的位置移動。將空的燒杯部分地浸於HeⅡ中時,燒杯外的液氦將沿燒杯外壁爬上杯口,並進入杯內,直至杯內和杯外液面持平。反之,將盛有液氦的燒杯提出液氦面時,杯內液氦將沿器壁不斷轉移到杯外並滴下。液氦的這種轉移的速率與液面高度差、路程長短和障壁高度無關。
熱效應 包括機-熱和熱-機兩種效應。如圖2a,盛有液氦的兩個容器用極細的毛細管C連通,注入液氦,溫度低於λ點,右側液面高於左側 ,形成壓強差Δp。液氦中低熵超流成分能從右側通過毛細管轉移到左側,而高熵的正常成分不能通過毛細管。這導致右側液氦的熵增加,左側的熵減少,這意味著右側溫度升高而左側溫度降低。這種由機械力引起的熱量遷移稱為機-熱效應 。機-熱效應的逆過程稱為熱-機效應,如圖2b所示。右側液氦受熱後(吸熱Q),低熵的超流成分減少,左側液氦中的超流成分通過毛細管流向右側,而正常成分不能通過毛細管,這導致右側液面升高形成壓強差。圖2c是演示熱-機效應的「噴泉」裝置。帶毛細管噴嘴的無底玻璃管的填充金剛砂粉末P,用棉花C塞住底部,浸入液氦中。用光照射玻璃管,使管內的液氦溫度升高,超流成分激發成正常成分。管外的超流成分通過棉花塞向管內轉移,形成內外壓強差,液氦從噴嘴噴出。

圖2

第二聲波 普通流體中的聲波是由密度交替變化形成的,稱密度波。1941年朗道發展了量子液體的流體動力學,預言在HeⅡ中除普通密度波(稱第一聲波)外,還存在另一種聲波,它是由液氦中超流成分(低熵,溫度較低)與正常流體成分(高熵,溫度較高)的相對運動形成的,稱為溫度波或熵波(第二聲波)。實驗證實了溫度波的存在。
3He是4He的同位素,在天然氦中所佔比例小於10-7,通過人工核反應可得足夠數量的3He。3He的臨界溫度和臨界壓強分別為3.34K和1.17大氣壓。與4He一樣,在常壓下液態3He不會固化,在絕對零度附近需加34個大氣壓才能固化。1972年,D.D.奧舍羅夫等人在2mK低溫下發現了兩個3He的液態新相,分別稱為3He-A和3He-B,它們均為超流態。液態3He和4He在0.87K以上溫度時完全互溶,在該溫度以下則分離成兩相,按3He所佔比例的多少分別稱為濃相(含3He較多)和稀相(含3He較少),濃相浮於稀相之上(因3He比4He輕)。3He原子從濃相通過界面進入稀相時要吸熱,這就是稀釋致冷機的工作原理(見超低溫技術)。3He原子的電子總自旋為零,核自旋為1/2,故與電子一樣屬費米子,遵守費米-狄拉克統計,液態3He稱為費米液體,正常態的液態3He的性質可用朗道的費米液體理論描述。

② 血液離體以後在密封狀態下(放在血液採集管里)會凝固嗎如果不凝固,正常情況下,能保持液體多久

碰到不同類型的血液不是凝固哦,是直接溶血啦。血液在血管內凝血一般是機體處於高凝狀態的情況下,比如說體內的一些病變都會引起機體的生理環境改變,從而引起體內的凝血。凝血系統亢進(如一些凝血因子被不正常的激活),纖溶系統功能低下(那麼在體內形成的血塊兒無法溶解,會堵塞血管,血流變慢,血液更容易凝集形成更大的血塊兒)。
如果是血液碰到水,要看是什麼水了,純凈水,像蒸餾水的話,那麼紅細胞破裂,發生溶血,如果是一些等滲溶液,比如生理鹽水,那麼沒有任何的改變,不會凝血也不會溶血。

③ 有什麼液體能夠迅速凝固

④ 液態的水降到什麼時候就開始凝固成冰,液態的冰在什麼時候能重新變成液態的水

液態的水降到(0℃)時就開始凝固成冰,固態的冰在(0℃)時能重新變成液態的水水在常溫常壓下為無色無味的透明液體。在自然界,純水是非常罕見專的,水通常多是酸、屬鹼、鹽等物質的溶液,習慣上仍然把這種水溶液稱為水。

純水可以用鉑或石英器皿經過幾次蒸餾取得,當然,這也是相對意義上純水,不可能絕對沒有雜質,水是一種可以在液態、氣態和固態之間轉化的物質。固態的水稱為冰;氣態叫水蒸氣

水是最常見的物質之一,是包括人類在內所有生命生存的重要資源,也是生物體最重要的組成部分。水在生命演化中起到了重要的作用。人類很早就開始對水產生了認識,東西方古代樸素的物質觀中都把水視為一種基本的組成元素,五行之一;西方古代的四元素說中也

⑤ 液態晶體在凝固過程中怎麼樣

凝固是物質從液相變為固相的相變過程
液態晶體物質在凝固過程中放出熱量(稱為凝固熱,其數值等於熔化熱),在凝固過程中其溫度保持不變,直至液體全部變為晶體為止。
非晶體的液態物質,在凝固過程中,溫度降低逐漸失去流動性,最後變為固體。在凝固過程它沒有一定的凝固點,只是與某個溫度范圍相對應。
熔化是凝固的相反過程,凝固是放熱的過程。
相關知識:
又稱晶態液體(crystalline liquid)。簡稱液晶。介於晶體和液體之間的中間狀態。某些有機長分子物質在某溫度范圍內具有一定 流動性的 各向異性的液體。

⑥ 液態的水通過加熱後為什麼也可以發生凝固

將冰熔化成水,締合水分子中的一些氫鍵斷裂,冰的晶體消失。0℃的水與0℃的冰相比,締合水分子中的單個水分子數目減少,分子的間距變小、空隙減少,所以0℃的水比0℃的冰密度大。用倫琴射線照射0℃的水,發現只有15%的氫鍵斷裂,水中仍然存在有約85%的微小冰晶體(即大的締合水分子)。

考慮水密度隨溫度變化的規律時,應當綜合考慮兩種因素的影響。在水溫由0℃升至4℃的過程中,由締合水分子氫鍵斷裂引起水密度增大的作用,比由分子熱運動速度加快引起水密度減小的作用更大,所以在這個過程中,水的密度隨溫度的增高而加大,為反常膨脹。

⑦ 如何凝固液體

最好用的就是降溫,所以可以放在各種各樣的冰箱里,可以用製冷劑(液態氮)噴等

⑧ 凝固和固化,融化和液化有什麼區別

物質有氣、液、固,3種不同的形態。

固化就是氣或液變成固態,凝固指液態變成固態。

液化固態或氣態變成液態,融化指固態變成液態。

⑨ 液體凝固的條件是什麼

晶體熔化後的液體凝固條件是:溫度達到凝固點,繼續放熱。
如果是其他液體.持續降溫放熱即可。

⑩ 液態金屬凝固的方式分為哪三種

液態金屬凝固的方式分為逐層凝固、中間凝固、糊狀凝固。
液態金屬是指一種不定型金屬,液態金屬可看作由正離子流體和自由電子氣組成的混合物。液態金屬也是一種不定型、可流動液體的金屬。