Table of Contents
Khí Heli là gì? Cho bạn biết những điều bạn cần biết về loại khí này
1. Nguồn gốc khí Helium
Trước đây, khí Helium thường được tìm thấy ở các giếng dầu và rạn san hô. Vào thời điểm đó, khí Helium chủ yếu được sử dụng trong khinh khí cầu vì phương pháp sản xuất loại khí này chưa được phát triển.
Vào thời điểm đó, Hoa Kỳ đã trở thành trung tâm sản xuất và lưu trữ khí heli lớn nhất thế giới. Nhưng do chi phí duy trì hoạt động quá cao nên thu nhập từ việc trộn sản phẩm và bán ra thị trường không đủ so với số vốn bỏ ra. Đó là lý do khiến trung tâm phải đóng cửa nhưng đồng thời lại mở cửa ngành công nghiệp Helium trên toàn thế giới.
Hiện nay, nhiều nước trên thế giới đã phát hiện nguồn khí tự nhiên chứa nhiều loại khí này như Nga, Mỹ, Qatar và các nước lớn khác. Ước tính các quốc gia này đều sở hữu khoảng 410 tỷ mét khối.
2. Khí Heli là gì?
Một loại khí xảy ra trong hầu hết các loại khí tự nhiên
Helium là một nguyên tố trong bảng tuần hoàn có khối lượng nguyên tử là 4 và số nguyên tử là 2, ký hiệu He. Đây là loại khí xuất hiện trong hầu hết các loại khí tự nhiên, chúng chiếm 24% khối lượng của vũ trụ và là loại khí trơ không phản ứng với bất kỳ nguyên tố nào.
Bên cạnh đó, Helium còn là nguyên tố thứ hai trong vũ trụ sau hydro, nó được hình thành một cách tự nhiên trong Trái Đất.
3. Phương pháp điều chế khí Heli
Trước đây, để thu được khí Helium người ta thường sử dụng phương pháp tước và chiết nó từ không khí. Nhưng hiện nay, chúng đã được thiên nhiên bào chế để mang đến những giải pháp an toàn và hiệu quả nhất. Thông thường, chúng ta cần trải qua 2 công đoạn để thu hồi lượng khí trơ này:
Giai đoạn 1: Để chuyển trạng thái từ khí sang lỏng, khí thiên nhiên sẽ được ngưng tụ ở nhiệt độ thấp. Khi đó, khí Helium sẽ thu được ở trạng thái khí rắn đậm đặc. Hàm lượng khí Helium ở đây là khoảng 80%.
Giai đoạn 2: Để loại bỏ các tạp chất có trong hỗn hợp khí thu được trước đó để có được sản phẩm nguyên chất cần thực hiện quá trình tinh chế. Những tạp chất này thường bao gồm Nitơ, Mêtan và Hydro. Và sau khi lọc khí Helium sẽ thu được sản phẩm có độ tinh khiết >90%.
Tuy nhiên, mỗi chất khí có nhiệt độ hóa lỏng riêng, cũng như mỗi chất đoạn nhiệt sẽ có trình tự hóa lỏng và nhiệm vụ tách các chất theo thứ tự. Ban đầu, khí có nhiệt độ hóa lỏng cao hơn sẽ được tách ra trước. Dòng khí sau đó sẽ tiếp tục được làm lạnh để tách các khí khác. Phương pháp sản xuất này khá tốn kém nhưng hàm lượng của nó trong không khí rất thấp. Vì vậy phương pháp này thường được sử dụng để sản xuất Nitơ và Oxy.
4. Vai trò quan trọng của khí Helium trong cuộc sống
Kể từ khi được phát hiện, khí Helium đã được sử dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực khác nhau.
Được sử dụng rộng rãi trong các máy gia tốc hạt lớn, thường dựa vào lượng lớn helium siêu lỏng để hoạt động.
Quá trình thực hiện bao gồm ba giai đoạn và mất vài tuần để hoàn thành. Với gần 100 tấn khí heli được làm lạnh đến -456,34 độ F, nam châm khổng lồ mà LHC sử dụng để bắn các hạt xung quanh một vòng lặp dài 17 dặm không bị quá nóng.
Đối với cáp quang cung cấp khả năng truy cập Internet và truyền hình cáp, chúng cần được sản xuất trong môi trường khí heli nguyên chất để bọt khí không bị mắc kẹt bên trong cáp.
+Các thiết bị điện tử hiện đại như máy tính, điện thoại thông minh, máy tính, TV hay tấm pin mặt trời đều phụ thuộc vào chất bán dẫn.
+Chúng xuất hiện trong các quy trình làm mát chuyên dụng
+Ứng dụng làm khí pha loãng cho khắc plasma
+Dùng làm khí mang cho quá trình lắng đọng và làm thiết bị phát hiện rò rỉ.
+Lò phản ứng hạt nhân được coi là lò phản ứng nhiệt độ cao an toàn hơn và giá cả phải chăng hơn so với lò phản ứng hạt nhân truyền thống.
Lò phản ứng này tạo ra nhiệt bằng cách sử dụng tua-bin để truyền khí heli qua lõi, nơi có lớp sỏi có kích thước bằng quả bóng tennis làm từ uranium.
Tạo bầu không khí nhân tạo cho thợ lặn
Để có thể lặn sâu xuống biển cần phải tạo ra bầu không khí nhân tạo cho thợ lặn, một bình dưỡng khí là hỗn hợp gồm 20% oxy và 80% heli. Việc bổ sung khí heli trong môi trường sản xuất cao sẽ giúp thợ lặn thở dễ dàng hơn trong không khí.
Helium đóng vai trò quan trọng trong ngành y tế, kết hợp với oxy để điều trị bệnh hen suyễn, các vấn đề về hô hấp và khí thũng. Bởi vì sự kết hợp này đến phổi thường nhanh hơn nhiều so với điều trị bằng oxy.
MRI cộng hưởng từ
Có thể nói, nếu không có khí heli thì sẽ không thể tạo ra các bản quét MRI. MRI, còn được gọi là chụp cộng hưởng từ MRI. Sử dụng nam châm cực mạnh để tạo ra hình ảnh chi tiết về cấu trúc bên trong cơ thể.
Những nam châm này, thường có công suất cao, phải được làm mát để hoạt động và với nhiệt độ sôi thấp -52,2°F, khí heli là loại khí hoàn hảo cho nhiệm vụ này.
Được sử dụng rộng rãi trong hàn và luyện kim
+Trong các cơ sở luyện kim, khí Helium được dùng để kết hợp với khí Nitơ và Argon để tạo ra tấm chắn, do đặc tính không cháy và có khả năng tản nhiệt nhanh. Việc làm mát nam châm trong quá trình hàn hồ quang và mang lại hiệu quả luyện kim như mong muốn
+Trong công nghệ hàn, khí Helium được sử dụng trong các vật liệu có tính dẫn nhiệt cao, nhiệt độ nóng chảy cao hoặc hàn cơ khí tốc độ cao. Vì He có độ dẫn nhiệt cao hơn nên hồ quang nóng hơn so với sử dụng khí Argon. Vì vậy, Ngài bảo vệ các chi tiết hàn dày tốt hơn Argon.
Với đặc tính khuếch tán cao và nhanh, khí heli được sử dụng để kiểm tra rò rỉ trong các thiết bị cơ khí như hệ thống điều hòa không khí ô tô, thuyền và hệ thống chân không thử nghiệm.
Laser là tên viết tắt của Light Amplification by the Assisted Emission of Radiation, chúng có khả năng khuếch đại ánh sáng bằng cách phát ra bức xạ cưỡng bức. Chúng có thể phát ra một chùm ánh sáng liên tục gồm các bước sóng riêng biệt, đôi khi là một vài bước sóng đồng nhất, trong cùng một pha gọi là ánh sáng kết hợp.
Bên cạnh đó, Laser cũng rất đa dạng cả về kích thước lẫn hình dáng. Chúng được sử dụng rộng rãi trong nhiều ứng dụng, từ bộ lọc CD đến dụng cụ y tế để phẫu thuật và thiết bị đo đạc.
Ánh sáng đỏ quen thuộc của Laser helium-Neon thường được sử dụng để quét mã vạch hàng hóa. Ngoài ra, chúng còn đóng vai trò quan trọng trong nhiều hệ thống kính hiển vi quét laser đồng tiêu.
Sử dụng để thay đổi giọng nói
Vì khí Helium không cháy nên thường được dùng để thổi phồng bóng bay, bóng bay hoặc để thay đổi giọng nói.
Vì khí heli nhẹ hơn không khí nên trọng lượng của nó sẽ nhẹ hơn, từ đó giúp khinh khí cầu dễ dàng bay lên cao.
Giúp bóng dễ dàng bay cao
Vì là chất khuếch tán nhanh nên khí Helium được dùng để lấp đầy các túi khí ngay sau khi va chạm. Chúng được sử dụng làm khí bảo vệ khi phát triển tinh thể silicon và germanium. Đồng thời, loại khí này còn có khả năng bảo vệ tốt nhất vì là khí trơ, không phản ứng với bất kỳ chất nào.
Đồng thời, khí Helium còn được coi là bầu khí quyển bảo vệ sợi quang và sản xuất chất bán dẫn.
5. Những câu hỏi liên quan đến khí Helium
5.1.Khí Helium có cháy được không?
Vì khí Helium không thể có phản ứng hóa học với bất kỳ chất nào nên khi sử dụng loại khí này sẽ không gây cháy nổ.
5.2. Khí heli có nguy hiểm không?
Khí helium là khí trơ và không phản ứng với bất kỳ chất nào. Vì vậy, chúng được coi là khí không nguy hiểm.
5.3. Khí heli có ảnh hưởng đến con người không?
Trong y học, Helium được sử dụng trong hỗn hợp khí thở nên chắc chắn không độc hại. Vì vậy, có thể nói khí heli không độc hại và không ảnh hưởng tới sức khỏe.
Tuy nhiên, trong các ứng dụng giải trí như khinh khí cầu, thay đổi giọng nói và bơm bóng bay, v.v. Nếu không sử dụng đúng cách và đúng liều lượng có thể ảnh hưởng đến sức khỏe của chính chúng ta. Trong trường hợp hít phải trực tiếp một lượng lớn khí Helium, cơ thể bạn sẽ bị thiếu oxy trầm trọng. Đặc biệt, nó có thể dẫn đến nghẹt thở.
Vì vậy, tuyệt đối không hít không khí trực tiếp từ bình nén vì áp suất trong bình cực kỳ cao. Khi thoát ra đột ngột, khí sẽ thoát ra với tốc độ nhanh và có thể gây tổn thương tế bào phổi hoặc tắc nghẽn mạch máu, dẫn đến đột quỵ hoặc nghiêm trọng hơn là tử vong.
Trên đây là những thông tin xoay quanh khí Helium là gì mà Đông Á muốn chia sẻ và cung cấp tới bạn đọc. Hy vọng những kiến thức này sẽ giúp bạn đọc hiểu rõ hơn về loại gas này cũng như những ứng dụng thực tế của nó và những điều cần lưu ý khi sử dụng.
Giáo sư Nguyễn Lân Dũng là nhà khoa học hàng đầu Việt Nam trong lĩnh vực vi sinh vật học (wiki), với hơn nửa thế kỷ cống hiến cho giáo dục và nghiên cứu. Ông là con trai Nhà giáo Nhân dân Nguyễn Lân, thuộc gia đình nổi tiếng hiếu học. Giáo sư giữ nhiều vai trò quan trọng như Chủ tịch Hội các ngành Sinh học Việt Nam, Đại biểu Quốc hội và đã được phong tặng danh hiệu Nhà giáo Nhân dân năm 2010.
Open this in UX Builder to add and edit content