Hầu hết mọi người khi nhắc đến khí Helium thường nghĩ rằng đây chỉ là chất khí độc hại được sử dụng để thổi bóng bay hoặc làm trò đùa để làm cao giọng nói.
Tuy nhiên, thực tế là khí Helium có rất nhiều ứng dụng hữu ích khác mà không phải ai cũng biết đến. Bảo Phương sẽ giúp bạn khám phá và giải đáp tất cả các thắc mắc trong bài viết này.
1. Khí Heli là gì ?
1.1. Nguồn gốc của khí Heli
- Khí Helium, hay còn gọi là Heli, là một trong những nguyên tố hóa học phổ biến trong vũ trụ.
- Nó có mặt trong hầu hết các loại khí thiên nhiên, dễ dàng nhận biết từ thành phần của nó.
- Tuy nhiên, đây là một tài nguyên hữu hạn và không thể tái sinh. Điều này khiến sự thiếu hụt và chất lượng của khí Helium phụ thuộc vào mức độ sử dụng của con người. Vì Helium chiếm tới hơn 24% khối lượng vũ trụ.
- Khí này hình thành từ sự phân rã phóng xạ các nguyên tố do đó Heli có thể được tìm thấy trong mỏ khoáng chất chứa Urani hoặc Thori.
1.2. Tính chất của khí Heli
- Helium là một chất khí không mùi, không màu, không vị. Trong bảng tuần hoàn hóa học khí Heli nằm ở ô thứ 2 và có nguyên tử khối là 4. Ký hiệu hóa học (He) và là khí có điểm sôi thấp nhất trong các nguyên tố.
- Nguyên tố Heli có tính trơ về mặt hóa học và là loại khí đơn nguyên tử.
- Đây là nguyên tố nhiều thứ 2 trong vũ trụ đứng sau Hydro.
- Riêng trong khí quyển thì mật độ thể tích của Heli là 5,2*10(-6).
2. Khí Heli có độc không ?
- Khí Helium là một loại khí trơ, không độc hại, không gây cháy nổ và không có tác dụng hóa học với các chất khác. Tuy nhiên, nếu hít một lượng lớn Helium trực tiếp có thể dẫn đến thiếu oxy nghiêm trọng, gây nghẹt thở, đau đầu và chóng mặt.
3. Tại sao khí Heli có thể thay đổi giọng nói ?
- Khi chúng ta nói, không khí từ phổi được đẩy lên, đi qua khí quản và thanh quản, rồi đến khu vực miệng.
- Tại đây, các chuyển động của lưỡi, hàm và miệng thay đổi tần số cộng hưởng, tạo ra nhiều âm thanh đa dạng.
- Vì Helium nhẹ hơn không khí rất nhiều, tốc độ âm thanh trong khí Heli nhanh gấp đôi, thậm chí lên đến ba lần so với trong không khí.
- Khi hít khí Heli, vòm họng của bạn sẽ tràn ngập khí này.
- Kết quả là tần số của giọng nói sẽ thay đổi đáng kể, trở nên cao và rõ ràng hơn, tạo ra một giọng điệu vui nhộn và khác biệt.
4. Những ứng dụng đặc biệt của khí Helium
4.1. Làm lạnh nhanh
- MRI sử dụng Helium làm chất làm lạnh siêu dẫn trong các thiết bị của nó.
- Helium cũng được áp dụng rộng rãi trong các công nghệ khác như máy quang phổ NMR, máy gia tốc hạt, thiết bị Xung lượng tử siêu dẫn (SQUID), và bộ lưu trữ năng lượng từ trường siêu trường.
- Nó đóng vai trò quan trọng trong truyền năng lượng, vận chuyển từ tính, cảm biến siêu dẫn, phân tích khối lượng, và nam châm siêu dẫn.
- Thêm vào đó, helium được sử dụng để tạo ra từ trường cực mạnh, cung cấp nam châm siêu trường cho lò phản ứng hạt nhân và nghiên cứu các ứng dụng siêu lạnh khác.
4.2. Dùng trong khinh khí cầu
- Helium xếp thứ hai trong danh sách các khí nhẹ nhất sau Hydro và có mật độ thấp hơn so với không khí. Điều này làm cho Helium trở thành chất khí nâng được sử dụng rộng rãi trong khí cầu, các thiết bị khí tượng.
- Mặc dù không nhẹ bằng Hydro, Helium vẫn được ưa chuộng làm chất khí nâng vì tính an toàn, không cháy của nó.
- Điều này làm cho Helium trở thành lựa chọn ưu tiên trong các ứng dụng yêu cầu tính ổn định và an toàn cao.
4.3. Ứng dụng trong hàn
- Helium được sử dụng như một loại khí bảo vệ trong quá trình hàn hồ quang và hàn hồ quang plasma.
- Với vai trò bảo vệ vùng hàn khỏi bị oxy hóa, Helium giúp đảm bảo chất lượng mối hàn. Khả năng ion hóa mạnh mẽ của Helium làm cho nó trở thành lựa chọn lý tưởng cho hàn hồ quang plasma,
- Đặc biệt là khi làm việc với các kim loại như Titan, Zrconium, Magie và các hợp kim nhôm. Những loại kim loại quý này thường được sử dụng trong các ngành công nghiệp xây dựng, đóng tàu và ứng dụng vũ trụ.
4.4. Ứng dụng trong công nghệ làm sạch
- Helium có ứng dụng trong quá trình tẩy rửa dưới áp lực, đặc biệt là trong ngành công nghiệp hàng không vũ trụ và cho các tổ chức như NASA.
- Ví dụ, trong hệ thống hỏa tiễn Delta IV, khí Heli được sử dụng để duy trì áp suất trong các thùng nhiên liệu oxy lỏng.
- Khi Oxy lỏng được sử dụng như nhiên liệu cho tên lửa, khí Heli được bơm vào các thùng nhiên liệu để giữ cho chúng không bị co rút. Việc sử dụng Helium để làm sạch khí có thể thay thế bằng Nitơ, ngoại trừ khi đề cập đến các hệ thống Hydro lỏng cụ thể.
4.5. Làm hỗn hợp thở
- Heli được áp dụng trong hỗn hợp khí thở khi lặn xuống độ sâu dưới 30 mét do khả năng hòa tan trong nước và máu rất thấp.
- Hỗn hợp Heli-oxy được sử dụng để thở thay cho hỗn hợp Nitơ-oxy, nhằm tránh nguy cơ nhiễm độc hoặc sự tích tụ Nitơ trong máu. Ngoài ra, Heli không gây ăn mòn cho thiết bị và không độc hại.
4.6. Ứng dụng trong quá trình sơn phủ kim loại
- Heli được áp dụng như khí mang cho quá trình phun nhiệt và phun lạnh nhờ tốc độ âm thanh vô cùng cao và tính trơ hoá.
- Phun nhiệt và phun lạnh, thường gọi là phun kim loại, là quá trình phủ bề mặt với khả năng phun một loạt các kim loại và vật liệu gốm với vận tốc lớn lên bề mặt vật liệu khác, tạo thành các lớp phủ kim loại.
4.7. Ứng dụng sản xuất kính thiên văn
- Heli làm giảm tác động bóp méo của nhiệt giữa các ống kính trong một kính thiên văn do chỉ số khúc xạ thấp, độ dẫn nhiệt cao.
4.8. Sản xuất bán dẫn
- Helium được áp dụng như một loại khí bảo vệ do tính trơ hóa học của nó. Nó cũng được sử dụng trong các quá trình làm lạnh nhờ nhiệt độ thấp và khả năng dẫn nhiệt đặc biệt cao, đặc biệt trong việc sản xuất các thành phần bán dẫn.
- Trong việc tạo ra màn hình LCD và quá trình sản xuất chip bán dẫn, Helium được sử dụng để làm mát và làm khí bảo vệ. Nó cũng được áp dụng để bảo vệ các bình xối rửa.
- Khi phát triển tinh thể Silic và Germani, Helium có thể được thay thế bằng Argon, Hydro hoặc Nitơ tùy thuộc vào nhu cầu cụ thể của ứng dụng.
Khí Helium được coi là một trong những khí tự nhiên có rất nhiều ứng dụng và được sử dụng rất rộng rãi, đóng vai trò quan trọng trong từng lĩnh vực cụ thể. Bảo Phương Hy vọng sau bài viết này bạn sẽ hiểu thêm về những công dụng tuyệt vời của nó.
