Was ist Wärmeleitfähigkeit von Helium – Definition

Wärmeleitfähigkeit von Helium

Helium  ist ein chemisches Element mit  der Ordnungszahl  2 ,  was bedeutet , es gibt 2 Protonen und 2 Elektronen in der Atomstruktur. Das  chemische Symbol  für Helium ist  He .

Es ist ein farbloses, geruchloses, geschmackloses, ungiftiges, inertes, einatomiges Gas, das erste in der Edelgasgruppe im Periodensystem. Sein Siedepunkt ist der niedrigste unter allen Elementen.

Aufgrund der relativ geringen molaren (atomaren) Masse von Helium sind die Wärmeleitfähigkeit, die spezifische Wärme und die Schallgeschwindigkeit in der Gasphase höher als bei jedem anderen Gas mit Ausnahme von Wasserstoff. Aufgrund seiner Inertheit und hohen Wärmeleitfähigkeit, Neutronentransparenz und der Tatsache, dass es unter Reaktorbedingungen keine radioaktiven Isotope bildet, wird Helium in einigen gasgekühlten Kernreaktoren (z. B. gasgekühlten Hochtemperaturreaktoren – HTGR) als Wärmeträgermedium verwendet ).

Spezielle Referenz: Thermophysikalische Eigenschaften von Materialien für die Kerntechnik: Ein Tutorial und eine Sammlung von Daten. IAEA-THPH, IAEA, Wien, 2008. ISBN 978–92–0–106508–7.

Wärmeleitfähigkeit von GasenDie Auswirkung von Temperatur, Druck und chemischen Spezies auf die Wärmeleitfähigkeit eines Gases kann mit Hilfe der kinetischen Theorie der Gase erklärt werden . Luft und andere Gase sind in der Regel gute Isolatoren, wenn keine Konvektion vorliegt. Daher funktionieren viele Isoliermaterialien (z. B. Polystyrol) einfach dadurch, dass sie eine große Anzahl von gasgefüllten Taschen aufweisen, die eine Konvektion im großen Maßstab verhindern . Der Wechsel von Gastasche und festem Material führt dazu, dass die Wärme über viele Grenzflächen übertragen werden muss, was zu einer raschen Abnahme des Wärmeübertragungskoeffizienten führt.

Die Wärmeleitfähigkeit von Gasen ist direkt proportional zur Dichte des Gases, der mittleren Molekülgeschwindigkeit und insbesondere zum mittleren freien Weg des Moleküls. Der mittlere freie Weg hängt auch vom Durchmesser des Moleküls ab, wobei größere Moleküle mit größerer Wahrscheinlichkeit Kollisionen erfahren als kleine Moleküle. Dies ist die durchschnittliche Entfernung, die ein Energieträger (ein Molekül) zurücklegt, bevor es zu einer Kollision kommt. Leichte Gase wie Wasserstoff und Helium weisen typischerweise eine hohe Wärmeleitfähigkeit auf . Dichte Gase wie Xenon und Dichlordifluormethan weisen eine geringe Wärmeleitfähigkeit auf.

Im Allgemeinen nimmt die Wärmeleitfähigkeit von Gasen mit zunehmender Temperatur zu.