液氦是氦气在极低温度和标准大气压下的一种物理状态。液氦可能表现出超流动性。
在标准压力下,化学元素氦仅在 −269 °C(−452.20 °F;4.15 K)的极低温度下以液态形式存在。 它的沸点和临界点取决于存在的氦同位素:普通同位素氦 4 或稀有同位素氦 3。这是氦的仅有的两种稳定同位素。这些物理量的值见下表。液态氦 4 在其沸点和一个大气压(101.3 千帕)的压力下的密度约为 125 克/升(0.125 克/毫升),或约为液态水密度的八分之一。
氦 3 原子是费米子,在非常低的温度下,它们形成双原子库珀对,它们是玻色子并凝聚成超流体。这些库珀对远大于原子间距。
液氦-4 和稀有的氦-3 并不完全混溶。在饱和蒸气压低于 0.9 开尔文时,两种同位素的混合物发生相分离,变成普通流体(主要是氦 3),漂浮在密度更大的超流体(主要由氦 4 组成)上。发生这种相分离是因为液态氦的总质量可以通过分离降低其热力学焓。
在低于液化点的温度下,氦 4 和氦 3 都会转变为超流体。 液氦只能在非常低的温度和高压下凝固。
在极低的温度下,富含氦 4 的超流相在溶液中最多可含有 6% 的氦 3。这使得稀释制冷机的小规模使用成为可能,它能够达到几毫开尔文的温度。
超流氦 4 具有与普通液氦截然不同的特性。
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