Для чего используют гелий: привычные и необычные сферы применения

Гелий — второй по распространенности элемент во Вселенной, и его использование выходит далеко за рамки домашних развлечений. Уникальные физические свойства делают этот газ незаменимым во многих сферах деятельности. В данной статье мы рассмотрим применение гелия в промышленности, медицине, искусстве и других областях. Разберём, какие функции он выполняет в различных процессах и ответим на вопрос: для чего используют гелий?

Свойства гелия

Гелий (He) — уникальный элемент, который отличается от других своими необычными свойствами. В природе этот газ не может перейти в твёрдое состояние, оставаясь жидким даже при крайних температурах, стремящихся к абсолютному нулю (-271°C).

К основным свойствам гелия можно отнести:

• Лёгкость. Гелий находится на втором месте по лёгкости после водорода и в 7,26 раза легче воздуха.
• Низкая температура кипения. Кипение гелия начинается при температуре −268,94°C.
• Химическая инертность. Он не вступает в реакции с другими веществами, что делает его негорючим и безопасным для хранения и транспортировки.
• Сверхтекучесть. При определённых условиях, близких к −271°C, гелий обретает свойство сверхтекучести.

Но где применяется гелий? Этот газ широко применяют в разных сферах — от повседневной жизни до высокотехнологичных отраслей.

Применение гелия в разных областях

He — бесцветный газ без запаха, часто ассоциирующийся с праздничными воздушными шарами. Однако применение гелия гораздо шире, чем можно предполагать на первый взгляд.

Наука

Использование гелия в науке демонстрирует его ключевое значение для прорывных открытий и передовых исследований.

• Криогеника и сверхпроводимость — основываясь на способности He достигать сверхнизких температур, особенно в жидком состоянии, он становится неоценимым инструментом в криотехнологиях. Жидкий гелий используется для охлаждения сверхпроводящих материалов до состояния, где их электрическое сопротивление стремится к нулю. Это находит применение в областях физики частиц и магнитно-резонансной томографии.
• Микроскоп на основе ионного пучка — используя ионы гелия в современных методах микроскопии, ученые получают возможность видеть более четкие изображения материалов и биологических образцов, сокращая при этом риск повреждения материалов.
• Спектроскопия ядерного магнитного резонанса — гелий используют для охлаждения сверхпроводящих магнитов в высокопольных спектрометрах ядерного магнитного резонанса. Это позволяет исследователям детально изучать молекулярные структуры и динамические процессы в различных веществах, что играет ключевую роль в области создания лекарств, изучении материалов и химическом анализе.

Гелий служит хладагентом для достижения сверхнизких температур, используется в метеорологии для наполнения зондов. В геологии гелиевая съемка помогает обнаруживать глубинные разломы и геотермальные источники. Высокое содержание этого газа в определенных местах указывает на аномалии, которые могут быть интересными для дальнейших исследований.

Промышленность

Гелий стоит в центре многих промышленных процессов, играя роль, которую трудно или даже невозможно заменить другими веществами. Применение гелия в промышленности касается как производства металлов, так и сварочных работ.

• Продувка и рафинирование металлов. Гелий — важный рафинирующий агент в процессах плавки и литья цветных металлов. Его струя активно используется для продувки жидкого металла. Этот процесс позволяет эффективно избавляться от растворенных в металле газов и неметаллических примесей. Использование гелия обеспечивает более чистое и качественное металлическое изделие.
• Защитная среда при литье. При производстве сплавов из магния гелий применяется в качестве защитной среды. Он предотвращает образование угара, который может возникать при проведении такого процесса на открытом воздухе. Это гарантирует получение качественного литника с меньшим содержанием дефектов.
• Сварка в защитной среде газа. He занимает особое место в сварочных технологиях, особенно при работе с металлами, требующими особой защиты от окисления. В качестве защитного газа при сварке, он создает инертную среду, вытесняя кислород во время нагрева металла до высоких температур. Это предотвращает окисление и потенциальное разрушение металлической поверхности, обеспечивая более прочный и долговечный сварной шов.

Все эти способы применения подчеркивают ценность гелия в промышленных процессах и его роль в обеспечении качества и долговечности продукции.

Медицина

Области применения гелия не ограничиваются наукой и промышленностью. Рассмотрим некоторые из ключевых областей его использования в медицине.

• Поддержание жизнедеятельности — He может быть использован для разбавления кислорода, заменяя таким образом азот. Смеси газов с гелием способствуют эффективной поддержке дыхания многих пациентов.
• Лечение заболеваний дыхательной системы — гелий обеспечивает улучшенное проникновение газа в альвеолы легких. Это делает его ценным инструментом при лечении различных заболеваний, таких как астма, ХОБЛ и закупорка дыхательных путей. В этих случаях He может быть использован для вентиляции легких.
• Лапароскопия и хирургия — в некоторых процедурах гелий используют вместо углекислого газа. Кроме того, в операциях на открытом сердце He, смешанный с кислородом, используют для создания тумана для легких.
• Диагностика — гелий обладает уникальными свойствами, которые позволяют использовать его в рамках МРТ, где он служит для охлаждения сверхпроводящих магнитов. Также его используют в качестве метки для визуализации и в рамках тестирования функции легких.

He широко применяют в медицинской сфере — от диагностики до хирургических интервенций.

Искусство

Гелий, благодаря своей легкости и невоспламеняемости, нашел применение не только в промышленности, науке и медицине, но и в искусстве. Художники и другие творческие личности были вдохновлены этим газом для создания поразительных произведений.

• Надувные скульптуры — гелий стал основным элементом для создания надувных скульптур. Такие плавающие произведения искусства добавляют динамику и волшебство на художественные выставки, предоставляя зрителям возможность видеть плавающие, словно невесомые, скульптуры.
• Динамическое искусство — воздушные шары на гелии, соединенные с механическими устройствами, позволили художникам создать искусство, которое буквально «оживает» на глазах. Наполненные гелием объекты, двигаясь и взаимодействуя с пространством, становятся основой интерактивных инсталляций.
• Аэрофотосъемка и видеография — гелиевые шары предоставляют уникальную платформу для съемки из воздуха. Используя их в качестве поддержки для камер, художники и фотографы могут делать потрясающие воздушные снимки. Это применение гелия в искусстве позволяет зрителям увидеть мир под новым углом, ранее недоступным для большинства.

Применение гелия в искусстве представляет собой идеальное сочетание науки и креативности, позволяя творческим личностям расширять границы своего воображения и создавать удивительные произведения.

Развлечения

Использование гелия — обязательный элемент множества зрелищ.

• Эффекты гелиевого голоса — одно из самых заметных и забавных применений гелия — это создание эффекта «гелиевого голоса». Из-за низкой плотности скорость звука в нем изменяется, и когда люди вдыхают его, их голос становится высоким и комическим. Этот эффект широко используется на вечеринках, в комедийных шоу и анимационных фильмах, привнося юмор и разнообразие.
• Выступления с надувными шарами — акробатика и танец с использованием наполненных гелием шаров захватывают воображение и восторгают зрителей. Такие выступления сочетают красоту движения и невероятное взаимодействие с плавающими объектами, создавая зрелище, которое остается в памяти на долгое время.

Применение гелия в искусстве и развлечениях демонстрирует, как великолепно могут переплетаться наука и креативность. От вечерних украшений до сложных акробатических выступлений, гелий продолжает находить новые и увлекательные способы удивлять и вдохновлять нас.

Компания «Тантал-Д» много лет производит пищевые, технические газы и криогенные жидкости. Для доставки заказов по Москве и Московской области мы используем собственный специализированный транспорт. Гарантируем оперативность выполнения заказа, безопасность, сохранность груза.

Звоните или оставляйте заявку на сайте. Консультанты ответят на все вопросы, а постоянным клиентам предложат особые условия сотрудничества.