Vast Helium?

[GinnyPig]

Ik vroeg me af of Helium eigenlijk in staat is om in vaste toestand voor te komen.

Vloeibaar is zeker mogelijk; bij een temperatuur in de orde van 4 K, waarbij het ook nog eens supervloeibaar wordt (= een toestand waarbij geen sprake is van viscositeit of oppervlaktespanning).

Maar hoe zit het met vast Helium? Ik krijg het idee dat dat niet bestaat namelijk...

[mathfreak]

GinnyPig schreef op 06-11-2003 @ 18:13:
Ik vroeg me af of Helium eigenlijk in staat is om in vaste toestand voor te komen.

Vloeibaar is zeker mogelijk; bij een temperatuur in de orde van 4 K, waarbij het ook nog eens supervloeibaar wordt (= een toestand waarbij geen sprake is van viscositeit of oppervlaktespanning).

Maar hoe zit het met vast Helium? Ik krijg het idee dat dat niet bestaat namelijk...

Volgens tabel 12 van Binas heeft helium bij een druk van 2,6 MPa een smeltpunt van 1,5 K, dus als je helium onder die druk onder 1,5 K af zou kunnen koelen zou je vast hekium moeten krijgen.

En heeft dat dan ook nog speciale eigenschappen?
Weet ik veel supergeleiding ofzo.

Jensk schreef op 08-11-2003 @ 19:14:
En heeft dat dan ook nog speciale eigenschappen?
Weet ik veel supergeleiding ofzo.

vloeibaar helium wordt wel gebruikt om materialen zover af te koelen zodat ze als supergeleidend materiaal kunnen worden gebruikt.
Ik denk niet dat helium zelf een supergeleidend materiaal is, want dit zijn meestal materialen die van zichzelf goed geleiden (metalen dus)

[mathfreak]

Jensk schreef op 08-11-2003 @ 19:14:
En heeft dat dan ook nog speciale eigenschappen?
Weet ik veel supergeleiding ofzo.

Helium-3 blijkt bij temperaturen van maximaal 10 mK magnetische eigenschappen te hebben. Overigens blijkt de Nederlandse natuurkundige W. Keesom er op 25 juni 1926 voor het eerst in geslaagd te zijn om vast helium te produceren. Dit vond plaats in het beroemde Kamerlingh Onneslaboratorium voor lage temperatuurfysica in Leiden, genoemd naar de natuurkundige Heike Kamerlingh Onnes, die er in 1908 in was geslaagd om helium-4 vloeibaar te maken.

voor zover ik weet kunnen alle elementen in de 4 fasen voorkomen toch?

deadlock schreef op 09-11-2003 @ 17:43:
voor zover ik weet kunnen alle elementen in de 4 fasen voorkomen toch?

Met wat moeite wel ja, in de voor mij bekende drie fasen.
Wat is die vierde dan? (supervloeibaar?)

4e fase is plasma. maar tegen de tijd dat dat aan bod kwam had ik al geen natuurkunde meer

[GinnyPig]

Na even wat zoeken kwam ik toch op deze site, waar o.a. staat:

Its normal boiling point is 4 K, and it is now known that helium will never solidify, even at 0 K, at ambient pressure.

Bij normale druk is vast helium dus niet eens mogelijk. Bij 2.6 MPa (wat zo'n 26 keer de normale atmosferische druk is) is het dus wel mogelijk.

Overigens is er nog een 5e aggregatietoestand: het zogeheten Bose-Einstein condensaat. Deze toestand is echter alleen mogelijk bij bosonen; het Pauli-principe verbiedt fermionen om zich in deze toestand te bevinden.

Supervloeibaar is overigens heel maf om te zien. Het Helium krijgt dan zeer rare eigenschappen en is in staat om, wanneer het eenmaal in beweging is, om over de rand van het omhulsel heen te stromen (dus tegen de zwaartekracht in, zonder een externe kracht). Zo kan je bijvoorbeeld wat helium in een doos hebben, koel je het af zodat het supervloeibaar wordt en vervolgens stroomt al het Helium weg door een microscopisch gat. Het supervloeibare Helium heeft namelijk geen last meer van viscositeit en kan daardoor met gemak door ieder gat heen stromen.

[cup a soup]

GinnyPig schreef op 10-11-2003 @ 19:56:
Na even wat zoeken kwam ik toch op deze site, waar o.a. staat:


Bij normale druk is vast helium dus niet eens mogelijk. Bij 2.6 MPa (wat zo'n 26 keer de normale atmosferische druk is) is het dus wel mogelijk.

Overigens is er nog een 5e aggregatietoestand: het zogeheten Bose-Einstein condensaat. Deze toestand is echter alleen mogelijk bij bosonen; het Pauli-principe verbiedt fermionen om zich in deze toestand te bevinden.

Supervloeibaar is overigens heel maf om te zien. Het Helium krijgt dan zeer rare eigenschappen en is in staat om, wanneer het eenmaal in beweging is, om over de rand van het omhulsel heen te stromen (dus tegen de zwaartekracht in, zonder een externe kracht). Zo kan je bijvoorbeeld wat helium in een doos hebben, koel je het af zodat het supervloeibaar wordt en vervolgens stroomt al het Helium weg door een microscopisch gat. Het supervloeibare Helium heeft namelijk geen last meer van viscositeit en kan daardoor met gemak door ieder gat heen stromen.

noooooooit van gehoord

[Screaming Slave]

vette shit

[DMC]

Bij 0 K is alles toch vast?
Ik dacht namelijk dat bij 0 K de kinetische energie van atomen 0 J was en dus de atomen stil zijn ongeacht de druk.
Ik dacht dus dat bij 0 K de helium gewoon vast was...

[GeritoDM]

DMC schreef op 12-12-2003 @ 23:07:
Bij 0 K is alles toch vast?
Ik dacht namelijk dat bij 0 K de kinetische energie van atomen 0 J was en dus de atomen stil zijn ongeacht de druk.
Ik dacht dus dat bij 0 K de helium gewoon vast was...

Bij als het echt 0 K is, dan implodeert het. Omdat de elektronen niet meer draaien, vallen ze naar de kern toe.

[Sawada_Kotera]

DMC schreef op 12-12-2003 @ 23:07:
Bij 0 K is alles toch vast?
Ik dacht namelijk dat bij 0 K de kinetische energie van atomen 0 J was en dus de atomen stil zijn ongeacht de druk.
Ik dacht dus dat bij 0 K de helium gewoon vast was...

Volgens een of andere hoofdwet van de thermodynamica kan je 0 K niet bereiken. (tot zover mijn bijdrage)

[GinnyPig]

Het is per definitie niet mogelijk om 0 K te bereiken. Het is net iets te technisch om daar op in te gaan, maar het heeft inderdaad met de hoofdwetten van de thermodynamica te maken.

Gek genoeg kan een negatieve temperatuur wel bereikt worden

Overigens is de definitie van temperatuur niet 'de kinetische energie' van deeltjes, maar eerder 'datgene wat bij 2 objecten gelijk is wanneer zij in thermisch evenwicht zijn'.

[Sawada_Kotera]

Over die negatieve temperatuur, daar heb ik wel eens wat over gelezen (oa. dat die negatief werd, via oneindig om).
Hoe zat dat weer in elkaar? Het was toch iets met magnetisatie inversie?

GinnyPig, please refresh my memory.

ik weet hoe je iets kan afkoelen tot onder dat "nulpunt".

je doet datgene wat je wilt afkoelen in een vriezer die tot -200zoveel gaat.

vervolgens, als die vriezer genoeg afgekoeld is, donder je dezelfde vriezer in en grotere, nog vriezender vriezer, en dan.... eh, gaat niet lukken?

[GinnyPig]

Havock schreef op 19-12-2003 @ 11:33:
ik weet hoe je iets kan afkoelen tot onder dat "nulpunt".

je doet datgene wat je wilt afkoelen in een vriezer die tot -200zoveel gaat.

vervolgens, als die vriezer genoeg afgekoeld is, donder je dezelfde vriezer in en grotere, nog vriezender vriezer, en dan.... eh, gaat niet lukken?

Dat gaat niet lukken nee

Sawada_Kotera schreef op 13-12-2003 @ 14:47:
Over die negatieve temperatuur, daar heb ik wel eens wat over gelezen (oa. dat die negatief werd, via oneindig om).
Hoe zat dat weer in elkaar? Het was toch iets met magnetisatie inversie?

GinnyPig, please refresh my memory.

Een voorbeeld van een negatieve temperatuur heeft inderdaad te maken met paramagnetisme. Negatieve temperatuur kan voorkomen in een systeem waarvan de maximale energie eindig is, bijvoorbeeld een paramagneet. Bij het benaderen van de maximale energie zijn er steeds minder 'manieren' om het systeem te ordenen (= multipliciteit) en dus daalt de entropie (entropie = k*Ln['multipliciteit'] ).

Maar temperatuur is juist gedefineerd als de afgeleide van entropie (S) naar energie (U). ( 1/T = dS/dU) En in dit geval daalt de entropie juist, wanneer er meer energie in het systeem wordt gestopt (dS/dU is dus negatief). De temperatuur is dus negatief.

Bij bijvoorbeeld het verwarmen van een gas is het juist anders: bij het toevoegen van energie van het systeem, kan het systeem op een stuk meer manieren worden geordend => de entropie stijgt naarmate de energie stijgt. Hierdoor stijgt de temperatuur dus wanneer je energie aan het systeem toevoegt.

Een systeem met een negatieve temperatuur gedraagt zich overigens alsot het een hogere temperatuur heeft dan ieder systeem met een postieve temperatuur. Het systeem wil dus 'graag' zijn energie afgeven aan zijn omgeving, om zo zijn eigen entropie te verhogen.

Maar dit is allemaal vrij overbodig om hier uit te leggen... Entropie is een vrij lastig begrip, en de definitie van temperatuur komt hier ook zomaar uit de lucht vallen.

Maar goed, ik heb me punt zo'n beetje gemaakt