第 2章：工程材料的低温性能 要求：重点掌握氢和氦的特性 氢气H 2 ? ① 氢两种分子形态 ? ② 氢液化装置中要用催化剂加速正－仲氢转化 氦 He ? ① 相图，第二类相变 ? ② HeII 的特殊现象 2.4 低温液体的性质 -氢 氢气 H 2 ? 1、基本性质： 无色无味、常压下沸点 20.3K、密度 70.79kg/m3； 存在氢、氘、氚三种同素异形体，氚比 较少( 氚要衰减) 。 氢气 H 2 ? 2、氢两种分子形态 正氢： o-H2，两个氢原子核自旋方向相同； 仲氢：p-H2，两个氢原子核自旋方向相反；能级低 正仲氢比例随 温度不同而不同，当温度降低时，正氢 会向仲氢转化， o→ p转化。 2.4 低温液体的性质 -氢 2.4 低温液体的性质 -氢 氢气H 2 ? 3、氢液化装置中要用催化剂加速 正－仲氢转化 ①这种转换不是瞬间的，而是需要一定时 间； ②在转换过程中要释放出一定量的能量， 且放出的能量比液氢的汽化潜热要大。 2.4 低温液体的性质 -氦 氦 He 1、基本性质 ? 无色无味、常压下沸点4.214K 、密度 124.8kg/m3；汽化潜热 20.9kJ/kg。 ? He有两种同位素， He3和 He4， He中 He3含量 很少。 ? He是自然界中最难液化的气体 He最高的转化温度（即P → 0时）： 46K（ He4）； 39K（ He3） 只有当 He温度低于转化温度时，节流才能产生冷效应。 2.4 低温液体的性质 -氦 氦 He 2、相图 ? 三个区： 蒸气区、液体区（液 氦 I和液氦 II区）、固态区； 没有固、液、气三相点 ? 第二类相变：液氦有两种不同 的状态，HeI （常流体）和 HeII（超流体） 。两者之间的 分界线为λ线。 HeI和 HeII之 间的这种转变也称为第二类相 变。 ? λ线与蒸汽压曲线相交的点称 为 λ点 。该点温度是 HeII的最 高温度， 2.172K。即要达到 HeII 相，温度至少要降到 2.172K。 ? 常压下不能固化 氦 He 3、 HeII的特殊现象 ? 导热系数非常大，热阻很小； ? 超流体，粘度很小，衍生的现象： “喷 泉现象 ”“爬行膜 ” ? 第二声现象：由温度波或温度的局部振 荡构成。λ点的第二声速为零；绝对零 度时第二声速达 239m/s。 2.4 低温液体的性质 -氦