การใช้แก๊สฮีเลียมทุกวัน

เนื้อหา

• TL; DR (ยาวเกินไปไม่ได้อ่าน)
• เหตุใดฮีเลียมจึงมีความสำคัญต่อโลก
• ฮีเลียมใช้ทำอะไร
• ฮีเลียมอยู่ที่ไหนในชีวิตประจำวัน
• ฮีเลียมเป็นแก๊สระเบิดหรือไม่
• อะไรคือผลของการสูดดมฮีเลียม?

ฮีเลียมเป็นองค์ประกอบที่เรียกว่าก๊าซมีตระกูล มันไม่มีสีและไม่มีกลิ่นและแพร่หลายไปทั่วจักรวาล คุณอาจรู้เกี่ยวกับฮีเลียมจากลูกโป่งฮีเลียมซึ่งลอยอยู่ อย่างไรก็ตามฮีเลียมองค์ประกอบมีประโยชน์มากกว่าบอลลูนพรรค มันยังใช้ในถุงลมนิรภัยในรถยนต์อุปกรณ์ไฮเทคอุปกรณ์การแพทย์และเครื่องบิน ฮีเลียมยังคงเป็นองค์ประกอบสำคัญของชีวิตสมัยใหม่แม้ว่าคุณจะไม่สามารถมองเห็นมันได้โดยตรง

TL; DR (ยาวเกินไปไม่ได้อ่าน)

ฮีเลียมเป็นองค์ประกอบที่มีมากที่สุดเป็นอันดับสองในจักรวาล ในขณะที่คุณมองไม่เห็นหรือไม่ได้กลิ่นฮีเลียมก็มีคุณสมบัติที่ใช้ในชีวิตประจำวันมากมายทั้งในด้านเทคโนโลยีการแพทย์และแม้แต่ในรถยนต์

เหตุใดฮีเลียมจึงมีความสำคัญต่อโลก

เพื่อทำความเข้าใจฮีเลียมที่มีความสำคัญต่อโลกมันช่วยในการเรียนรู้เพิ่มเติมเกี่ยวกับคุณสมบัติขององค์ประกอบ นอกจากนี้มันเป็นสิ่งสำคัญที่จะเรียนรู้เกี่ยวกับประวัติศาสตร์ของมันและวิธีการที่ประเด็นการจัดหาคุณลักษณะในแง่มุมของชีวิตสมัยใหม่

ฮีเลียมเป็นองค์ประกอบที่มีอยู่ในรูปของก๊าซ สัญลักษณ์อะตอมของมันคือ“ เขา” และเลขอะตอมของมันคือ 2 บนตารางธาตุ จุดหลอมเหลวของฮีเลียมนั้นต่ำที่สุดขององค์ประกอบทั้งหมดและจุดเดือดของมันคือ -452 องศาฟาเรนไฮต์ ฮีเลียมเท่านั้นที่สามารถเป็นของเหลวได้แม้ว่าอุณหภูมิจะลดลง มันจะแข็งตัวที่ความดันสูงมากเท่านั้น คุณสมบัติเหล่านี้ทำให้ฮีเลียมขาดไม่ได้สำหรับเทคโนโลยีใหม่บางอย่างเช่นวัสดุตัวนำยิ่งยวด

ธาตุฮีเลียมนั้นเป็นที่สองรองจากไฮโดรเจนในความอุดมสมบูรณ์ในเอกภพ ฮีเลียมมีอยู่ในดาวทุกดวงและมันก็มีมากที่สุดในดาวฤกษ์ที่ร้อนแรงที่สุด มันเกิดจากปฏิกิริยานิวเคลียร์ฟิวชั่นในดาวฤกษ์ อันที่จริงฮีเลียมถูกค้นพบครั้งแรกในขณะที่ศึกษาดวงอาทิตย์ของเราเอง ฮีเลียมเป็นที่แพร่หลายในดวงอาทิตย์; มันเป็นองค์ประกอบที่สำคัญและมีความสำคัญต่อโลก

ฮีเลียมยังไม่ถูกค้นพบจนกระทั่งวันที่ 18 สิงหาคม พ.ศ. 2411 นักดาราศาสตร์ฟิสิกส์ชาวฝรั่งเศสชื่อปิแอร์จูลส์เซซาร์แจนเซ่นใช้อุปกรณ์ทางดาราศาสตร์ใหม่ที่เรียกว่าสเปกโตรสโคปเพื่อสังเกตความยาวคลื่นแสง สเปกโตรสโคปแสดงสเปกตรัมหรือความยาวคลื่นแสงเป็นแถบสี ในขณะที่สังเกตดวงอาทิตย์ที่ถูกบดบังด้วยเครื่องสเปกโตรสโคป Janssen พบความยาวคลื่นในแสงของดวงอาทิตย์ที่ไม่ตรงกับองค์ประกอบอื่น ๆ ที่พบบนโลกในรูปแบบของเส้นสีเหลืองสดใส แจนเส็นตระหนักว่าเขาได้ค้นพบองค์ประกอบใหม่แล้ว นักดาราศาสตร์อีกคนคือนอร์แมนล็อคเยอร์ชาวอังกฤษทำการสังเกตการณ์นี้ในขณะที่ดูดวงอาทิตย์ ทั้งคู่สังเกตการณ์ธาตุฮีเลียมซึ่งล็อคเยอร์ตั้งชื่อตามคำกรีกสำหรับดวงอาทิตย์ ในที่สุดในปี 1882 ฮีเลียมค้นพบความเป็นจริงบนโลกในลาวาของภูเขาไฟวิสุเวียสเมื่อนักฟิสิกส์ Luigi Palmieri พบสเปกตรัมสีเหลืองสดใสในขณะที่เขาวิเคราะห์ลาวา ต่อมา William Ramsay ได้ทำการทดลองที่พิสูจน์ว่ามีฮีเลียมอยู่บนโลก เขาพบว่าเมื่อธาตุเรเดียมสลายตัวมันก็ผลิตฮีเลียม Per Teodor Cleve และ Nils Abraham Langer ในปี 1895 จะมีการลดน้ำหนักอะตอมของฮีเลียม

การศึกษาฮีเลียมช่วยให้นักวิทยาศาสตร์เข้าใจได้ดีขึ้นไม่เพียง แต่ในโลก แต่ยังมีดาวเคราะห์ดวงอื่นด้วย ในระบบสุริยจักรวาลนักวิทยาศาสตร์ค้นพบฮีเลียมในบรรยากาศของดาวเคราะห์ก๊าซยักษ์ดาวพฤหัสและดาวเสาร์ บนดาวเสาร์ฝนฮีเลียมชนิดหนึ่งผสมกับไฮโดรเจนเหลวตกลงสู่ชั้นบรรยากาศในสภาพแวดล้อมที่มีอุณหภูมิและความดันสูงมาก นักวิทยาศาสตร์คิดว่าฮีเลียม“ ฝน” นี้ตกไปที่แกนกลางของโลก พลังงานศักย์โน้มถ่วงที่ปลดปล่อยออกมาอาจเป็นสิ่งที่ทำให้ดาวเสาร์ส่องแสงจ้าซึ่งเป็นคุณลักษณะที่ทำให้นักวิทยาศาสตร์งงงวยมานานหลายปี

เมื่อเวลาผ่านไปนักวิทยาศาสตร์ได้เรียนรู้เพิ่มเติมเกี่ยวกับคุณสมบัติของฮีเลียม คำอธิบายของฮีเลียมคือมันไม่มีสีและไม่มีกลิ่นและเบากว่าอากาศ นี่คือสาเหตุที่บอลลูนที่เต็มไปด้วยฮีเลียมลอยตัวและฮีเลียมไม่ละลายในน้ำมากนัก คุณสมบัติเฉื่อยขององค์ประกอบองค์ประกอบมักจะอยู่ในคำอธิบายของฮีเลียม การพิจารณาทางเคมีเฉื่อยในอดีตมันมีแนวโน้มที่จะไม่ทำปฏิกิริยากับองค์ประกอบอื่น ๆ ฮีเลียมไม่ต้องการให้อิเล็กตรอนสองตัวขึ้นไป มันยังคงมีเสถียรภาพด้วยเปลือกอิเล็กตรอน ด้วยเหตุนี้ฮีเลียมจึงถูกจัดอยู่ในประเภทก๊าซมีตระกูลหนึ่งรวมถึงนีออนอาร์กอนเรดอนและก๊าซมีตระกูลอื่น ๆ ในตารางธาตุ

เมื่อเร็ว ๆ นี้นักวิทยาศาสตร์ค้นพบว่าฮีเลียมนั้นไม่ได้เฉื่อยอย่างที่คิดจากการค้นพบผลึกที่ทำจากองค์ประกอบฮีเลียมและโซเดียมนักวิจัยพบว่าฮีเลียมสามารถรวมกับอะตอมอื่น ๆ ในขณะที่ไม่ได้ใช้อิเลคตรอนร่วมกันกล่าวคือมันรวมกับอะตอมอื่น แต่ไม่ได้สร้างพันธะเคมีในกระบวนการ แต่จะปกป้องอะตอมที่มีประจุบวกจากกันและป้องกันแรงขับไล่ที่ปกติจะดันแยกออกจากกัน ภายใต้ความกดดันสูงเช่นอาจอยู่ที่แกนกลางของโลกฮีเลียมและไฮโดรเจนบีบอัดและก่อตัวเป็นสารประกอบที่เสถียร นักวิทยาศาสตร์อาจค้นพบแง่มุมที่น่าสนใจมากขึ้นของฮีเลียมธาตุและไม่ว่ามันจะยังคงเป็นไปได้ที่จะพิจารณามันเฉื่อยอย่างแท้จริงหรือถ้ามันสามารถสร้างสารประกอบที่เสถียรในสภาพแวดล้อมที่รุนแรง

ในชั้นบรรยากาศฮีเลียมนั้นมีความเข้มข้นเพียง 1 ใน 200,000 ส่วนเท่านั้น ไม่คุ้มค่าหรือมีประสิทธิภาพในการสกัดฮีเลียมออกจากอากาศดังนั้นจึงไม่ใช่วิธีที่ผู้คนรับฮีเลียม แต่ฮีเลียมผลิตจากก๊าซธรรมชาติ สิ่งสกปรกเช่นน้ำซัลไฟด์และคาร์บอนไดออกไซด์จะต้องถูกกำจัดออกก่อนจากนั้นฮีเลียมน้ำมันดิบที่เกิดขึ้นซึ่งยังคงมีองค์ประกอบอื่น ๆ เช่นอาร์กอนนีออนไฮโดรเจนและไนโตรเจนจะถูกทำให้บริสุทธิ์ที่ความดันสูง น้ำมันดิบนี้จะเย็นลงสุด ๆ อาร์กอนและไนโตรเจนถูกทำให้เป็นของเหลวและในที่สุดไนโตรเจนก็ระเหยออกไป ฮีเลียมแยกออกจากนีออนไนโตรเจนและไฮโดรเจน การกรองเพิ่มเติมด้วยถ่านกัมมันต์จะกำจัดก๊าซอื่น ๆ

ฮีเลียมสามารถพบได้ในแหล่งก๊าซธรรมชาติทั่วโลก อย่างไรก็ตามมันไม่ได้อยู่ในทุกแหล่งก๊าซธรรมชาติ ในสหรัฐอเมริกาฮีเลียมนั้นสกัดมาจากบ่อในแคนซัสโอคลาโฮมาและเท็กซัส เท็กซัสเป็นที่ตั้งของ Federal Helium Reserve ซึ่งเป็นอุปทานหลักของสหรัฐฯอุปทานนี้ลดลงเมื่อเวลาผ่านไป มีฝากฮีเลียมจำนวนมากในแทนซาเนีย ขณะนี้มีเพียง 14 พืชในโลกที่ปรับแต่งฮีเลียม ฮีเลียมยังพบในการสลายแร่ธาตุกัมมันตรังสี มันทำมาจากการทิ้งระเบิดของเอกภพและเอกซ์เรย์ของเบริลเลียมและลิเธียม

ปริมาณฮีเลียมที่หดตัวได้กลายเป็นประเด็นสำคัญ การพึ่งพาฮีเลียมในเทคโนโลยีที่ทันสมัยได้เพิ่มขึ้นและอุปทานลดลงเป็นผล นักวิทยาศาสตร์กำลังทำงานเพื่อให้การผลิตฮีเลียมมีประสิทธิภาพและยั่งยืนยิ่งขึ้น วิธีการแบบใหม่เช่นการรีไซเคิลและฮีเลียมเหลวอีกครั้งอาจทำงานในขนาดเล็กที่สามารถช่วยนักวิจัย สิ่งนี้สามารถช่วยลดต้นทุนของฮีเลียมเมื่ออุปทานลดลง

การค้นพบฮีเลียมทำให้เกิดนวัตกรรมที่ยิ่งใหญ่มากมาย ในที่สุดการใช้ฮีเลียมจะเกิดขึ้นมากมาย ในชีวิตสมัยใหม่ความสำคัญของฮีเลียมนั้นกว้างใหญ่ในขอบเขตของเทคโนโลยีการแพทย์และการวิจัย

ฮีเลียมใช้ทำอะไร

ฮีเลียมมีประโยชน์หลายอย่าง แน่นอนว่ามันใช้เพื่อเติมลูกโป่งปาร์ตี้ที่ทำให้เด็กและผู้ใหญ่ทั่วโลกพึงพอใจ ฮีเลียมแทนที่ไฮโดรเจนในเรือบินหลังจากพบว่าไฮโดรเจนมีปฏิกิริยาสูง ฮีเลียมใช้สำหรับการแพทย์, การวิจัยทางวิทยาศาสตร์, การเชื่อมอาร์ค, การทำความเย็น, ก๊าซสำหรับอากาศยาน, สารหล่อเย็นสำหรับเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์, การวิจัยอุณหภูมิและการตรวจสอบการรั่วไหลของก๊าซ มันถูกใช้สำหรับคุณสมบัติการหล่อเย็นเนื่องจากจุดเดือดใกล้เคียงกับค่าสัมบูรณ์ สิ่งนี้ทำให้มันน่าสนใจสำหรับใช้ในตัวนำยิ่งยวด ฮีเลียมยังใช้สำหรับจรวดที่มีแรงกดดันและยานอวกาศอื่น ๆ นอกจากนี้ยังใช้เป็นตัวแทนการถ่ายเทความร้อน

ในทางการแพทย์บางครั้งใช้ฮีเลียมเพื่อช่วยผู้ป่วยที่มีปัญหาปอดเช่นทางเดินหายใจอุดตันโรคหอบหืดและปอดอุดกั้นเรื้อรัง ฮีเลียมช่วยให้แก๊สซึมผ่านเข้าไปในถุงลมปอดได้ดีขึ้นดังนั้นจึงใช้สำหรับการระบายอากาศในปอดเมื่อจำเป็นทางการแพทย์ ฮีเลียมยังใช้สำหรับการทดสอบการทำงานของปอด ฮีเลียมยังใช้ในการผ่าตัดผ่านกล้องด้วยกล้องแทนการใช้คาร์บอนมอนอกไซด์ บางครั้งฮีเลียมใช้เป็นป้ายกำกับสำหรับการถ่ายภาพ บางครั้งฮีเลียมจะใช้สำหรับการผ่าตัดหัวใจแบบเปิดผสมกับออกซิเจนและใช้เป็นหมอกสำหรับปอด ฮีเลียมยังใช้ในการทำให้แม่เหล็กยิ่งยวดเย็นลงในเครื่องสแกน MRI เครื่องฉายรังสียังใช้ฮีเลียม

คุณรู้หรือไม่ว่าฮีเลียมเป็นสิ่งสำคัญสำหรับนักดำน้ำ? ฮีเลียมแทนที่ไนโตรเจนในส่วนผสมของก๊าซดำน้ำเพื่อให้นักดำน้ำลึกลงไปใต้น้ำโดยไม่มีผลกระทบต่อระบบประสาทส่วนกลาง หากไม่มีส่วนผสมนี้นักดำน้ำอาจได้รับผลกระทบจากแรงกดดันด้วยสภาพที่เรียกว่า "โค้ง"

ฮีเลียมมีประโยชน์ทางวิทยาศาสตร์มากมาย Large Hadron Collider ใช้ฮีเลียมสำหรับทำความเย็น ฮีเลียมถูกใช้เพื่อค้นพบฮิกส์โบซอนซึ่งเป็นความก้าวหน้าครั้งสำคัญในวิชาฟิสิกส์ มันถูกใช้ในสเปกโตรมิเตอร์เรโซแนนซ์แม่เหล็กนิวเคลียร์ ตัวนำยิ่งยวดสามารถทำงานได้ก็ต่อเมื่อพวกมันถูกล้อมรอบด้วยฮีเลียมที่เย็นจัดและใช้ฮีเลียมในอุตสาหกรรมอวกาศเพื่อทำความเย็นของอุปกรณ์ดาวเทียมและสารหล่อเย็นเชื้อเพลิงสำหรับยานอวกาศ นักอุตุนิยมวิทยาใช้บอลลูนอากาศที่บรรจุฮีเลียมเพื่อสังเกตการณ์สภาพอากาศ กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบสแกนบางครั้งใช้ฮีเลียมเพื่อให้ได้ความละเอียดของภาพที่ดีขึ้น

ฮีเลียมยังมีบทบาทสำคัญในความปลอดภัยของยานพาหนะ มันถูกใช้เพื่อเติมถุงลมนิรภัยหากรถชน

ฮีเลียมถูกเก็บและส่งในรูปของเหลวและมันเย็นมาก การขาดปฏิกิริยาตอบสนองทำให้มันเหมาะสำหรับสภาพแวดล้อมการป้องกัน ไม่เคยจัดการกับฮีเลียมโดยตรง มันหนาวมากอย่างไม่น่าเชื่อที่สามารถทำให้เกิดอาการบวมเป็นน้ำเหลืองที่เป็นอันตราย

ฮีเลียมอยู่ที่ไหนในชีวิตประจำวัน

คุณสามารถค้นหาฮีเลียมที่ใช้ในชีวิตประจำวันในรูปแบบต่าง ๆ มันถูกใช้เป็นตัวแทนการยกในลูกโป่งปาร์ตี้ในการดำน้ำผสมและในเส้นใยแสง ช่างเชื่อมใช้ฮีเลียมสำหรับงานเชื่อมในการก่อสร้าง แพทย์และศัลยแพทย์ใช้ฮีเลียมเพื่อช่วยผู้ป่วยที่มีกระบวนการปอดและหัวใจ เมื่อคุณไปที่ร้านขายของชำและร้านขายของชำของคุณถูกสแกนคุณมีโอกาสสังเกตเลเซอร์เลเซอร์ฮีเลียม หากคุณเคยเห็นเรือเหาะเหนือศีรษะคุณสามารถมั่นใจได้ว่าฮีเลียมนั้นถูกจัดขึ้นอย่างสูง ดูว่าคุณสามารถมองเห็นการใช้ฮีเลียมในชีวิตประจำวันของคุณได้หรือไม่

ฮีเลียมเป็นแก๊สระเบิดหรือไม่

ฮีเลียมไม่ใช่ก๊าซระเบิด จัดเป็นสารไม่ติดไฟซึ่งหมายความว่าฮีเลียมไม่สามารถเผาไหม้ได้ มันเย็นมากในรูปของเหลวจึงเย็นจนมันค้างก๊าซอื่น ๆ อย่างไรก็ตามหากภาชนะบรรจุสัมผัสกับความร้อน ฮีเลียมเหลวสามารถต้มอย่างรุนแรงเมื่ออยู่ในน้ำและสิ่งนี้สามารถนำไปสู่แรงกดดันภายในภาชนะบรรจุเพิ่มความเสี่ยงที่ภาชนะบรรจุสามารถระเบิดได้จากแรงดัน แต่ด้วยตัวของมันเองฮีเลียมจะไม่ระเบิด

อะไรคือผลของการสูดดมฮีเลียม?

คุณอาจเคยได้ยินเสียงขำขันของใครบางคนหายใจเข้ามาในบอลลูนฮีเลียมเล็กน้อย การหายใจฮีเลียมเปลี่ยนระดับเสียงของมนุษย์ทำให้สูงขึ้นมากส่งเสียงดังเอี้ยและการ์ตูน ปัญหาในการทำเช่นนี้คือเมื่อคุณหายใจในฮีเลียมจากบอลลูนคุณจะไม่หายใจในอากาศ ร่างกายมนุษย์จำเป็นต้องหายใจเอาอากาศเข้ามาทำงานอย่างถูกต้องและเพื่อรับออกซิเจนในส่วนที่จำเป็นในสมองและร่างกาย แม้แต่การหายใจในฮีเลียมเพียงเล็กน้อยก็สามารถทำให้เกิดอาการวิงเวียนศีรษะได้ แต่มันยังสามารถทำให้หมดสติและทำให้หายใจไม่ออก การหายใจอย่างต่อเนื่องของฮีเลียมสามารถนำไปสู่ความตายโดย Anoxia ซึ่งหมายถึงความอดอยากของออกซิเจนออกจากร่างกาย