科學(xué)史·化學(xué) | 氣球里的“氣”有多珍貴？
徐來
2017-10-12
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科學(xué)史·化學(xué) | 氣球里的“氣”有多珍貴？
| 暖爸型轉(zhuǎn)述師 | ：金北平
徐來
你平時一定玩兒過很多氣球。不過這里我說的氣球，可不是一般的隨便往里面吹下氣兒，就鼓起來的普通氣球，而是充氣之后，能在空氣里漂浮起來的那種氣球。
前陣子，我和朋友做了個挺好玩兒的實(shí)驗，把巨大的，可以漂浮在空中的氣球綁在一位小姐姐的身上，然后看，要綁多少個，才能讓這位小姐姐直接飛上天去。當(dāng)時，我們在她身上綁的是填充了氦氣的氣球。這個氦氣真的是特別有意思，今天我就要給你講講氦氣和氦氣球。
幾個氦氣球。圖片來源：wiki
什么是氦氣?
你可能會問了，氦氣球是啥？我沒有聽說過??？我只知道輕氣球。這里的輕氣球，是指比空氣輕的氣球。是的，你沒有看錯，空氣也是有重量的。實(shí)際上，我們生活在地球上，無時無刻，都有厚厚的一層空氣壓在我們身上，只不過我們都習(xí)慣了，所以感覺不出來有什么異樣。
就好像我們把比水輕的塑料塊扔到水里，塑料塊會浮起來一樣，如果我們把比空氣輕的氣體裝在氣球里，氣球也會向上浮。這樣我們就得到了一個輕氣球。
這種比空氣輕的氣球，有的時候是用氫氣來做的——注意，氫氣的氫。氫是最輕的一種元素。
還有一些可以飛起來的氣球，是用氦氣來做的，氦是第二輕的元素。
無論是氫氣還是氦氣，都比空氣要輕，而且要輕好多。所以，它們都能在空氣當(dāng)中浮起來。如果你不拉緊氣球的繩子，它就會不斷向上飛，飛到看也看不見的地方。
不過，實(shí)際上真的能拿來填充氣球的，只有氦氣。氫氣是不適合拿來充氣球玩兒的——這樣做非常危險。因為氫氣是一種非常容易燃燒的氣體。如果用氫氣充滿了一個氣球，那么在空氣中只要一點(diǎn)點(diǎn)小火星子，就可以引燃這個氣球，很容易把人燒傷。
上世紀(jì)二三十年代的時候，因為缺乏適用的氣體，德國人曾經(jīng)在飛艇當(dāng)中填充氫氣，并最終引發(fā)了一次嚴(yán)重的空中火災(zāi)——如果你有興趣想多了解一下的話，可以上網(wǎng)查一查“興登堡號事件”，我再文末也給你放了一點(diǎn)關(guān)于這次事件的資料。
所以，玩氣球的時候一定要注意一下。要問清楚氣球里充的是什么氣體，避免購買填充了氫氣的氣球，即使購買了，也務(wù)必讓它遠(yuǎn)離火源。
氦的譜線（無色氣體，高壓電場下發(fā)橙紅色光）。圖片來源：wiki
什么是超流體？
雖然氫氣是最輕的氣體，但氦氣有一個特性是氫氣比不了的，那就是如果要?dú)怏w變成液體，那么氦氣所需要的溫度，要比氫氣低出10好幾度。實(shí)際上，液體氦氣是地球上所有物質(zhì)中溫度最低的。
也許你要問了，氣體就是氣體啊，怎么能變成液體呢？其實(shí)，無論是氣體，還是液體，還是固體，說到底都是一個溫度有多高的問題。
就比如水吧，水一般情況下是液體，如果天氣很冷，一結(jié)冰，水就變成了固體，如果溫度高一點(diǎn)兒，比如把水燒開，水就變成了氣體，咕嘟咕嘟飛到天上去了。
其他物質(zhì)也是這樣，無論是氫氣還是氦氣，它們平時都是氣體，但是如果溫度低到一定程度，就會變成水一樣的液體，溫度再降下去，就會變成冰那樣的固體。
因為液體的氦能保持非常非常低的溫度，所以，有些需要在低溫下才能做的實(shí)驗，必須要用到液體的氦。
液體的氦，還有一個非常有意思的現(xiàn)象。
咱們一般的液體，比如水，當(dāng)它和其他物體的表面接觸的時候，會有一個貼著那個表面向上爬的傾向。比如我們在玻璃杯子里倒水。等杯子里的水面平穩(wěn)了之后，你再從側(cè)面去看，會發(fā)現(xiàn)，貼著杯子壁的地方，水的位置比靠近杯子中心的地方要高。水好像被杯子的壁吸上去了一點(diǎn)兒。
這是因為，水本來就有被杯壁吸住往上走的一個傾向，但同時，水的內(nèi)部，自己有摩擦力，又阻止它往上爬得更多。但液體的氦，情況就不是這樣了，沿著杯壁往上走的傾向，它有，但內(nèi)部的摩擦力，它沒有。所以，只有往上走的趨勢，沒有人往回給它拉住，這么一來，液氦就會不停地往上爬，一直爬到杯子的口上，然后翻過杯口，從杯子的另一側(cè)流下去——沒有哪個杯子能攔住液氦?？茖W(xué)家管這種現(xiàn)象叫做“超流體”。?
超流體現(xiàn)象。圖片來源：wiki
↑圖中是處于超流相的液氦，它會在杯身內(nèi)面向上緩慢攀爬，攀越過杯口，然后在杯身外面向下緩慢滑落，集結(jié)在一起，形成一滴液氦珠，最后滴落在下面的液氦里。這樣，液氦會一滴一滴的滴落，直到杯子完全流空為止。
氦氣到底有多珍貴?
在我們所處的這個宇宙里，氦是第二多的元素，僅次于氫。但奇怪的是，地球上卻很少有氦。雖然太陽也在源源不斷地向外面噴射氦，但卻幾乎無法到達(dá)咱們地球上。因為，地球有一個強(qiáng)大的磁場，還有厚厚的大氣，它們把氦阻攔在外面了。
那地球上的氦是哪兒來的呢？
其實(shí)，地球上的氦是通過地球上一些物質(zhì)在自然界中自然發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)而得來的。這個反應(yīng)有點(diǎn)兒復(fù)雜，一兩句說不清楚，總之，你只要記住，這種反應(yīng)在地球上并不多。由此生成的氦，常常和天然氣出現(xiàn)在一起，所以，人們在開采某些天然氣的時候，可以得到氦。這樣得到的氦氣，主要存放在美國。
博物學(xué)家養(yǎng)成記
現(xiàn)在，氦氣的價格還算挺便宜的，所以我們能比較容易得到氦氣，制作成氣球，或者其他什么東西，拿來玩兒。但是，也有一些科學(xué)家擔(dān)心，如果我們就這樣玩兒氦氣，有可能會在比較短的時間內(nèi)，把地球上的氦氣都用掉。這樣一來，等科學(xué)家們要做實(shí)驗的時候，可就沒有氦氣用啦。
當(dāng)然，也有一些科學(xué)家認(rèn)為，其實(shí)我們還是有一些其他的方法，可以來得到氦氣的，所以在這個方面，也不用太過擔(dān)心。
你呢，你怎么看待這個問題呢？在留言區(qū)發(fā)表一下你的看法吧。
今天我們學(xué)習(xí)了4個知識點(diǎn)：
空氣是有重量的。其他氣體也有重量，如果比空氣輕，那么由它填充的氣球就會漂浮起來；
氫比空氣輕，但是氫氣不適合填充氣球，因為它很容易燃燒。
氦是世界上最難變成液體的氣體。液體氦的溫度非常低，是科學(xué)家做一些特定實(shí)驗時不可或缺的材料。液態(tài)的氦也具有“超流體”的特性，能翻越杯壁，跑到杯子外面來；
氦在地球上儲量很少，幾乎所有的氦氣儲備都存放在美國。一些科學(xué)家擔(dān)心，濫用氦氣有可能會影響科研進(jìn)展。
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延伸閱讀：
興登堡號飛艇（LZ 129 Hindenburg），航空器注冊編號為D-LZ 129，是一艘德國的大型載客硬式飛艇和興登堡級飛艇的主導(dǎo)艦船。該系列是世界上最長的飛行器，并且是體積最大的飛艇型號。它由齊柏林公司（Luftschiffbau Zeppelin Gmbh）在腓特烈港的博登湖設(shè)計并建造。建成后，它由德意志齊柏林飛艇運(yùn)輸（Deutsche Zeppelin Reederei）于1936年3月投入運(yùn)營。它在第二個飛行季中的第一次跨太平洋飛行于1937年5月6日在新澤西州曼徹斯特鎮(zhèn)萊克湖海軍航空總站上空嘗試降落時爆炸燒毀。
興登堡號得名于陸軍元帥保羅·馮·興登堡，他自1925年到他于1934年去世期間擔(dān)任德國聯(lián)邦大總統(tǒng)職位。
萊克湖海軍航空總站的興登堡號。圖片來源：wiki
興登堡號于1936年5月9日到達(dá)萊克湖，洛杉磯號在右上方停泊。圖片來源：wiki
興登堡號內(nèi)部的休息室，背后的墻上印有世界地圖。圖片來源：wiki
興登堡號內(nèi)部的餐廳
徐來
今天，是博物學(xué)陪伴你的第 184 天，恭喜你，又收集了一個新知識！下一期我們繼續(xù)研究。
