化工设备保温材料常识什么是氩三相点温标用途是什么

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水三相点瓶
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【简单介绍】
水三相点瓶是各级计量检定机构检定基、标准铂电阻温度计、标准水银温度计零位的固定点装置。因此,水三相点的正确复现、准确测量是1990年国际温标(ITs一90)实施的关键。
【详细说明】
一、产品介绍:水三相点是唯一一个同时被热力学温标和国际温标定义的温度固定点。热力学温度的单位,开尔文,被定义为水三相点热力学温度的1/273.16。它也是1990年国际温标(ITS-90)的定义固定点。因此水三相点温度是最重要、最准确、最易于使用的温度标准。如果您拥有标准铂电阻温度计,就必须要有一个高质量的水三相点瓶。我公司的水三相点瓶纯度极高,不确定度极低,以小于0.0001℃的扩展不确定度实现0.01℃温度。二、技术特点&1、根据多年冻制经验总结温度控制曲线,触摸式平板电脑自动按照预设曲线控温。&2、冻制完成后可自动转入保持状态,可连续工作48小时以上。 3、专用水三相点瓶冻制支架,方便水三相点瓶的冻制和使用。&4、可定时开关机,节约工作时间;支持多种自动保护,保证系统安全工作。
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1990年国际温标
metrologia (C)Springer-Verlag 1990
1990年国际温标(ITS-90)
H. Preston-Thomas
国际温度咨询委员会(Comité Consultatif de
Thermométrie)主任和国际计量委员会(Comité
International des Poids et Mesures)物理测量部门
副主任、加拿大国家研究理事会,加拿大渥太华K1A OS1收到日期:日
本文采纳了Metrologia 27, 107 (1990)中详细说明的文本校正
介绍性注释
ITS-90的官方法文版由BIPM作为国际计量委员会
(CIPM)的Prochès-verbaux的一部分出版。但是,
此处转载的英文版已由国际温度咨询委员会(CCT)
授权,并由CIPM批准。
1990年国际温标
1990年国际温标被国际计量委员会在其1989年的会议上
采用,遵循了1887年第18届计量大会的第7项决议的要
求。该温标取代了1968年的国际实用温标(1975年修订
版)和1976年的0.5 K到30 K暂行温标。
1. 温度单位
众所周知,热力学温度的物理量基本单位,符号为T,开
氏温标符号为K,定义分数1/273.16作为水三相点的热力
由于早期温标定义方式的原因,根据与273.15 K的差
值,它保留了通常的惯例来表达一个温度,冰点。以这
种方法表示的热力学温度T被称为摄氏温度,符号为t,
t / ?C=T/K —273.15 .
摄氏温度的单位为摄氏度,符号为?C,根据定义,其量
级与开氏温标相同。温差可以用开尔文或摄氏度来
1990年国际温标(ITS-90)定义了国际开氏温度(符号
T90,)和国际摄氏温度(符号t90)。T90和t90之间的关系
与T和t之间的关系相同,即:
t90/?C = T90/K —273.15 .
物理量T90的单位为开尔文,符号为K,物理量T90的单位
为摄氏度,符号为?C,与热力学温度T 和摄氏温度t
的情况一样。
2. 1990年国际温标(ITS-90)的原理
ITS-90扩大为从0.65 K往上到根据普朗克辐射定律使用
单色辐射实际可测量的最高温度。ITS-90包含许多温区
和子温区,在每个温区和子温区上定义了温度T90。有几
个温区或子温区是重叠的,在发生这样的重叠时,存在
T90的不同定义:这些不同的定义具有同等状态。对于精
度极高的测量,在同一温度下按照不同的定义进行的测
量之间可能会检测到数值的差异。同样,即使采用同一
个定义,用两个合格的内插式仪器(如电阻温度计)在
定义温度定点之间测量同一温度时,也可能得出T90的明
显数值差异。几乎在所有情况下,这些差异在实际操作
中都小到可忽略不计,最低程度上也不会超过合理的复
杂性;要了解这一点的更详细信息,请参见“ITS-90补
充资料”(BIPM-1990)。
ITS-90的构建方式为:在整个范围内,任何给定温度的
T90值都非常接近于温标采纳时T的最佳估计值。与直接
测量热力学温度相比,T90的测量要方便得多,而且更为
精密,并且有很高的复现性。
在T90值和根据1968年国际实用温标(IPTS-68)测得的对
应T90值之间存在着明显的数值差异,见图1和表6。同
样,在IPTS-68和1948年国际实用温标(IPTS-48)之间以
及1948年国际温标(ITS-48)和1927年国际温标(ITS-27)
之间也存在有差异。请参见附录,要了解更详细的信
息,请参见“ITS-90补充资料”。
图1:差异(t90 — t68)与摄氏温度T90之间的函数关系
3. 1990年国际温标的定义
在0.65 K到5.0K之间,T90是以3He和4He的蒸气压与温度
的关系来定义的。
在3.0 K到氖三相点(24.5561 K)之间,T90是用氦气体温
度计来定义的,该温度计使用分配有数值(定义固定
点)的三个可用实验实现的温度并利用规定的内插法来
在平衡氢三相点(13.8033 K)到银凝固点(961.78 ?C)之
间,T90是由铂电阻温度计来定义的,该温度计使用一组
指定的定义固定点并利用规定的内插法来校准。
在银凝固点(961.78?C)以上的温区,T90是按一个定义固
定点和普朗克辐射定律来定义的。
ITS-90的定义固定点列在表1中。表2中给出了由传感器
大插入深度或其它原因产生的压力对大多数这些点的温
度的影响。
3.1. 从0.65 K:氦蒸气压与温度的方程式
在此温区,T90由3He和4He的蒸气压p使用下面的方程式 定义:
表3中给出了在0.65 K到3.2 K之间的温区中3He的以及在
1.25 K到2.1768 K(λ点)和2.1768 K到5.0 K之间的温
区中4He的常数A0、Ai、B 和C的值。
3.2. 从3.0 K到氖三相点(24.5661K):气体温度计在此温区内,T90是以3He或4He的等容气体温度计来定
义的,该温度计通过三个温度校准。它们是氖三相点
(24.5661K)、平衡氢三相点(13.8033K)和3.0 K到5.0 K
之间的某个温度。最后一个温度使用3He或4He蒸气压温
度计按第3.1.节中的规定来确定。
表1:ITS-90的定义固定点
— 259.3467
≈ — 256.15
≈ — 252.85
e-H2 (or He)
— 248.5939
0.008 449 74
— 218.7916
0.091 718 04
— 189.3442
0.215 859 75
— 38.8344
0.844 142 11
1.000 000 00
1.118 138 89
1.609 801 85
1.892 797 68
2.568 917 30
3.376 008 60
4.286 420 53
a 除3He外,所有物质都是天然同位素组成。e-H2是正、仲分子形式
处在平衡浓度下的氢。
b 关于这些不同状态的完整定义和实现这些状态的建议,请参见
“ITS-90补充资料”。符号含义如下:V指蒸气压点;T指三相点
(固相、液相和气相平衡的温度);G指气体温度计点:M、F分别指
熔点、凝固点(在101 325 Pa的压力下,固相和液相平衡的温度)。
表2:压力对某些定义固定点的温度的影响?
* 等同于每标准大气压毫开数
** 等同于每米液体毫开数
? 熔点和凝固点的参考压力为标准大气压(p0=101325 Pa)。对于三相
点(T),压力影响只是传感器中液柱静压头的作用。
表3:氦蒸气压方程式式(3)的的常数的值,以及由其常
数组确定的每个方程式适用的温区
— 0.002 263
— 0.017 976
— 0.00 4325
— 0.00 4973
— 0.004 770
— 0.054 943
3.2.1. 从4.2 K到氖三相点(24.5561 K),以4He作为
温度计气体。在此温区内,T90 是用下面的关系式来
式中p是气体温度计中的压力,a、b和c是系数,其数值
由第3.2节中给出的三个定义固定点处进行的测量得到,
但还有进一步的限制:这些点中最小的一个必须在4.2 K
和5.0 K之间。
3.2.2. 从3.0 K到氖三相点(24.5561 K),以3He或4He作
为温度计气体。对于3He气体温度计以及在4.2 K以下使
用的4He气体温度计,必须使用第二维里系数B3(T90)或
B4(T90)明确说明气体的非理想性。在此温区内,T90是用
下面的关系式来定义的:
式中,p是气体温度计中的压力,a、b和c是系数,其数
值由第3.2节中给出的三个定义温度处的测量值得到,N/
V中气体密度,N是气体的质量,V是测温球的容积,X根
据所使用的同位素为3或4,第二维里系数的值由下面的
关系式给出:
表4:方程式(9a)、(9b)、(10a)和(10b)的参考函数中的
常数A0、Ai;B0、Bi;C0、Ci;D0和Di
— 2.135 347 29
0.183 324 722
0.091 173 542
3.183 247 20
0.240 975 303
0.001 317 696
— 1.801 435 97
0.209 108 771
0.026 025 526
0.717 272 04
0.190 439 972
0.503 440 27
0.142 648 498
— 0.618 993 95
0.077 993 465
— 0.053 323 22
0.012 475 611
0.280 213 62
— 0.032 267 127
0.107 152 24
— 0.075 291 522
— 0.293 028 65
— 0.056 470 670
0.044 598 72
0.076 201 285
0.118 686 32
0.123 893 204
— 0.052 481 34
— 0.029 201 193
2.781 572 54
439.932 854
1.646 509 16
472.418 020
— 0.137 143 90
37.684 494
— 0.006 497 67
— 0.002 344 44
0.005 118 68
0.001 879 82
— 0.963 864
— 0.002 044 72
— 0.188 732
— 0.000 461 22
0.000 457 24
使用方程式(4)和(5)可实现的精度取决于气体温度计的设
计和使用的气体密度。“ITS-90补充资料”中给出了实
现一个选定精度所要求的设计标准和现行良好规范。
3.3. 平衡氢三相点(13.8033K)到银凝固点(961.78℃):
铂电阻温度计
在此温区内,T90是由铂电阻温度计定义的,该温度计使
用一组特定的定义固定点并利用规定的居间温度内插参
考和偏差函数来校准。
没有任何铂电阻温度计能在13.8033 K到961.78?C之间
的全部温区上提供高精度,甚至没有任何一个在全部温
区上可用。从下面列表中选择特定温度计的可用温区时
通常会受温度计结构的限制。
关于实际细节和现行良好规范,特别是有关可用温度计
类型、它们的可接受工作范围、可能的精度、允许的泄
漏电阻、电阻值以及热处理方面的问题,请参见“ITS-
90补充资料”。特别重要的一点是要考虑每次铂电阻温
度计承受420?C以上的温度后应进行的适当热处理。
温度由温度T90下的电阻R (T90)与水三相点下的电阻R
(273.16 K)的比值决定。此比值W (T90)是2:
合格的铂电阻温度计必须由纯净的无应变的铂制成,必
须至少满足下面两个关系式中的一个:
在高达银凝固点使用的合格铂电阻温度计还必须满足以
下关系式:
在电阻温度计的每个量程内,T90由相应的参考函数
{方程式(9b)或(10b)}给出的W (T90)和偏差W (T90) —
Wr (T90)得出。在定义固定点,直接通过校准温度计得到
此偏差:在中间温度,通过相应的偏差函数{方程式(12)
、(13)和(14)}得到。
可以将一个温度计校准到在整个温区上使用,或者
使用渐进的几个校准点,对温度下限分别为24.5561
K、54.3584 K和83.8058 K而温度上限都为273.16 K的
温区进行校准。
可以将一个温度计校准到在整个温区上使用,或者
使用几个校准点,对温度上限分别为660.323?C、
419.527?C、231.928?C、156.5985?C或29.7646?C而温
度下限都为0℃的温区进行校准。
(iii) —可以将一个温度计校准到在234.3156 K
( — 38.8344?C)到29.7646?C的温区内使用,在这些温
度和水三相点进行校准。要覆盖此温区,两个参考函数{
方程式(9)和(10)}都需要。
下面给出各种温区的定义固定点和偏差函数,并在表5
中进行汇总。
3.3.1. 平衡氢三相点(13.8033 K)到水三相点(273.16 K)。
在平衡氢三相点(13.8033 K)、氖三相点(24.5561 K)、
氧三相点(54.3584 K)、氩三相点(83.8058 K)、汞三相
点(234.3156 K)和水三相点(273.16 K)以及靠近17.0 K和
20.3 K的两个附加温度校准温度计。最后两个点的两种
确定方法:(1)使用第3.2节中所述的气体温度计, 在这
种情况下,这两个温度必须分别位于6.9 K ~ 17.1 K和
20.2 K ~ 20.4 K的温区内;(2) 使用平衡氢的蒸气压与
温度关系式,在这种情况下,这两个温度必须分别位于
17.025 K ~ 17.045 K和20.26 K ~ 20.28 K的温区内,
准确值分别用方程式(11a)和(11b)确定:
对于此温区和3.3.1.1到3.3.1.3条中的子温区,要求的值
Wr (T90)从方程式(9a)或表1中获得。
3.3.1.1. 氖三相点(24.5561 K)到水三相点(273.16 K)。
在平衡氢三相点(13.8033 K)、氖三相点(24.5561 K)、
氧三相点(54.3584 K)、氩三相点(83.8058 K)、汞三相
点(234.3156 K)和水三相点(273.16 K)校准温度计。
偏差函数由方程式(12)给出,系数a、b、c1、c2和c3的
值由定义固定点处的测量值获得,c4 = c5 = n = 0.
3.3.1.2. 氧三相点(54.3584 K)到水三相点(273.16 K)。在
氧三相点(54.3584 K)、氩三相点(83.8058 K)、汞三相点
(234.3156 K)和水三相点(273.16 K)校准温度计。
3 本偏差函数{以及方程式 (13)和(14)的偏差函数}可以用Wr(而非W)
表示;过程请参阅“ITS-90补充资料”
表5:铂电阻温度计在它们定义T90的各个温区内的偏差
函数和校准点
偏差函数由方程式(12)给出,系数a、b和c1的值由定义
固定点处的测量值获得,c2 = c3 = c4 = c5 = 0,n = 1。
3.3.1.3. 氩三相点(83.8058 K)到水三相点(273.16 K)。
在氩三相点(83.8058 K)、汞三相点(234.3156 K)和水
三相点(273.16 K)校准温度计。
偏差函数为:
偏差函数为:
对于铝凝固点以下的温度d=0,a、b和c的值由在锡、锌
和铝凝固点测得的与Wr (T90)的偏差确定。从铝凝固点到
银凝固点,保留上面的a、b和c的值,d 的值由在银凝固
点测得的与Wr (T90)的偏差确定。
对于此温区和3.3.2.1到3.3.2.5条中的子温区,要求的
Wr (T90)的值从方程式(10a)或表1中获得。
3.3.2.1. 从0?C到铝凝固点(660.323 ℃)。在水三相点
(0.01?C)和锡凝固点(231.928?C)、锌凝固点(419.527?C)
、铝凝固点(660.323?C)校准温度计。
偏差函数由方程式(14)给出,a、b和c的值由定义固定点
处的测量值获得,d = 0。
3.3.2.2. 从0?C到锌凝固点(419.527 ℃)。在水三相点
(0.0℃)和锡凝固点(231.928?C)和锌凝固点(419.527?C)校
准温度计。
偏差函数由方程式(14)给出,a和b的值由定义固定点处
的测量值获得,c = d = 0。
3.3.2.3. 从0?C到锡凝固点(231.928 ℃)。在水三
相点(0.01?C)和铟凝固点(156.5985?C)和锡凝固点
(231.928?C)校准温度计。
偏差函数由方程式(14)给出,a和b的值由定义固定点处
的测量值获得,c = d = 0。
3.3.2.4. 从0?C到铟凝固点(156.5985?C)。在水三相点
(0.01?C)和铟凝固点(156.5985?C)校准温度计。
偏差函数由方程式(14)给出,a的值由定义固定点处的测
量值获得,b = c = d = 0。
3.3.2.5. 从0?C到镓熔点(29.7646℃)。在水三相点
(0.01?C)和镓熔点(29.7646℃)校准温度计。
偏差函数由方程式(14)给出,a的值由定义固定点处的测
量值获得,b = c = d = 0。
3.3.3. 汞三相点(-38.8344℃)到镓熔点(29.7646℃)。
在汞三相点(-38.8344℃)和水三相点(0.01?C)和镓熔点
(29.7646℃)校准温度计。
偏差函数由方程式(14)给出,a和b的值由定义固定点处
的测量值获得,c = d = 0。
对273.16 K以下和以上的测量值,要求的Wr (T90)的值分
别从方程式(9a)和(10a)获得,或者从表中1获得
3.4. 从银凝固点(961.78?C)以上的温区:普朗克辐射
在银凝固点以上,温度T90是由下面的方程式来定义
式中T90(X)指银凝固点{T90(Ag) = 1234.93 K}、金凝固
点{T90(Au) = 1337.33 K}或铜凝固点{T90(Cu) = 1357.77
K}中的任一个4,其中Ll(T90)和Ll[T90(X)]分别是在T90和
T90(X)处一个黑体的波长(在真空中)l的辐射的光谱密
度,c2 = 0.014388 m·K
关于实际细节和现行良好规范,请参见“ITS-90补充
4. 补充资料和与早期温标的差异
用于实现ITS-90的装置、方法和步骤见“ITS-90补充资
料”。此文件还介绍了早期的国际温标,并给出了相继
温标间的数值差异,适用时会包括差值T90—T68的数学
函数。在“获得ITS-90近似值的方法”中给出了许多有
用的ITS-90的近似值。
这两个文档由温度咨询委员会(Comité Consultatif de
Thermométrie)编写,由BIPM出版;它们会定期修订和
图1和表6显示了差值T90—T68。表6中给出的有效数字的
数量允许进行平滑内插。但是,IPTS-68的复现性在许多
区域远差于此数量所应具有的复现性。
4 银、金和铜凝固点的T90值被认为一致到这样的程度:用其中任一个代
替另外两个中的一个作为参考温度T90 (X)将不会导致测得的T90 值有显
表6: ITS-90和EPT-76中以及ITS-90和IPTS-68中规定的T90和t 90的值的差异
(T90 — T76)/mK
(T90 — T68)/K
(t90 — t68)/?C
* (t90 — t68)的一阶导数的断点出现t90 = 630.6?C的温度,在此温度下(t90 — t68) = — 0.125?C
1927年国际温标(ITS-27)
1927年国际温标在第七届国际计量大会上通过,用以克服用气
体温度测量法直接实现热力学温度的实际困难,并作为不同国
家温标的通用替代温标。ITS-27的制定方法允许精确且可复现
地进行温度测量,尽可能接近那时能确定的热力学温度。在氧
沸点和金凝固点之间,它基于许多可复现的温度或固定点(为
这些点分配了数值),以及两个标准内插仪器。每个内插仪器
在几个固定点进行了校准,因此给出相应温区中内插方程式的常数。对低段使用了一支铂电阻温度计,对660?C以上的温度
使用了一支铂铑/铂热电偶。对金凝固点以上的区域,温度由维
恩辐射定律来定义:实际上,这不可避免地会导致选择一支光
学高温计作为实现仪器。
1948年国际温标(ITS-48)
1948年国际温标在第九届国际计量大会上采用。与ITS-27相
比,变化有:铂电阻温度计量程下限由-190?C变为规定的氧
沸点-182.97?C,且铂电阻温度计量程和热电偶量程的交点
由660?C变为测得的锑沸点(约630?C);银凝固点被规定为
960.8?C,取代了原来的960.5?C;用金凝固点取代了金熔点
(1063?C);用普朗克辐射定律取代了维恩定律;分配给第二
辐射常数的值由1.438 x 10—2 m·K变为1.432 x 10—2 m·K;修
改了标准电阻温度计和热电偶的内插方程式的常数的允许范
围;更改了对光学高温计使用“可见”辐射的要求的IT限制
(lT&3x10—3 m · K)。
1948年国际实用温标(1960年改正版)(IPTS-48)
1948年国际实用温标(1960年改正版)在第十一届国际计量
大会上通过。第七届计量大会上已经正式通过了将水三相点作
为唯一定义热力学温度单位开尔文的点。除引入了“实用”这
个词外,对ITS-48的修改还有:用水三相点(规定为0.01?C)
取代了锌凝固点(规定为419.505?C),成为硫沸点(444.6?C)
的首选替代作为一个校准点;进一步修改了标准电阻温度计和
热电偶的内插方程式的常数的允许范围;取消了对光学高温计
的“可见”辐射的限制。
由于IPTS-48的温度的数值与ITS-48上的相同,前者并不是
1948年温标的修订版,而只是其改正形式。
1968年国际实用温标(IPTS-68)
1968年,国际计量委员会在第十三届大会授权下
颁布了1968年国际实用温标。与IPTS-48相比,IPTS-68有大
量变化,包括设计用于更趋近于符合热力学温度的数值变化,
变化之大足以使许多使用者显而易见。其它变化如下:温标的
下限延伸到了13.81 K;在更低温度(0.5 K ~ 5.2 K),推荐使用
两个氦蒸气压温标;引入了六个新定义固定点 – 平衡氢三相点
(13.81 K)、平衡氢的一个中间点(17.042 K)、平衡氢正常沸点
(20.28 K)、氖沸点(27.102 K)、氧三相点(54.361 K)和锡凝固点
(231.9681?C),后者成了水沸点的允许替代;删除了硫沸点;
更改了分配给四个固定点的值 – 氧沸点(90.188 K)、锌凝固点
(419.58?C)、银凝固点(961.93?C)和金凝固点(1064.43?C);电
阻温度计量程的内插方程式变得更为复杂;分配给第二辐射常
数c2的值变成了1.4388 x 10—2 m·K;再次修改了标准电阻温度
计和热电偶的内插方程式的常数的允许范围。
1968年国际实用温标(1975年修订版)(IPTS-68)
1968年国际实用温标(1975年修订版)在1975年第十五届大
会上被采纳。与从ITS-48到IPTS-48的情况一样,IPTS-68 (75)
未引入数值变化。大量文字变化是氧点被定义为凝固点而非沸
点;作为氧凝固点的许可替代引入了氩三相点(83.798 K);采用
了自然产生氖的同位素组成的新值;废除了使用由1958 4He和
1962 3He蒸汽压温标给出T的值的建议。
K ~ 30 K暂行温标(EPT-76)
引入 K ~ 30 K暂行温标的目的是满足两个重要的要
求:提供大大降低当时已知IPTS-68中存在的27 K以下和1958
4He和1962 3He蒸汽压温标全部温区上(与相应的热力学值)
的误差的方法,并填补5.2 K和13.81 K之间的空白,在这个区
间以前没有国际温标。修订ETP-76的其它目的是“它应在热力
学上平滑,它应在27.1 K与IPTS-68连续,在这两个条件允许
时,它应尽快适合热力学温度T”。与IPTS-68不同的是,为确
保其快速采纳,批准了几种实现ETP-76的方法, 包括:使用
一个热力学内插仪器和十一个分配的参考点中的一个或多个;
在13.81 K以上从IPTS-68中取差值;从特定的著名实验室温标
中取差值。由于有一定程度的“内部一致性缺乏”,承认可能
会“在不同的实现方式之间引入微小的不定性”。但是,采纳
EPT-76作为工作温标与修订和延长IPTS-68相比带来的优点在
那时被认为超过了缺点。
经Bureau International des Poids et mesures许可转载。氩的原子光谱
氩(Argon)是一种化学,在有“不活泼”的意思,由它的特性而来。它的是Ar,它的是18,在室温下是无色无味。由于原子外层轨道充满电子,因此它不容易发生化学反应,是一种。把它放电时呈紫色。已知的氩的共有14种,包括氩33至氩46。氩占大气体积的0.93%,是地球大气中第三多的气体,也是在大气中含量最多的惰性气体。它的以定义为83.8058K。
发现历史/氩
氩曾经在1785年由制备出来,但却没发现这是一种新的元素;直到1894年,和的化学家才通过实验确定氩是一种新元素。他们主要是先从空气样本中去除氧、、水汽等后得到的氮气与从氨分解出的氮气比较,结果发现从氨里分解出的氮气比从空气中得到的氮气轻1.5%。虽然这个差异很小,但是已经大到误差的范围之外。所以他们认为空气中应该含以一种不为人知的新气体,而那个新气体就是氩气。
另外1882年H.F.纽厄尔和W.N.哈特莱从两个独立的实验中观测空气的颜色光谱时,发现光谱中存在已知元素光谱无法解释的谱线,但并没有意识到那就是氩气。由于在自然界中含量很多,氩是目前最早发现的稀有气体,它的符号为Ar(在1957年以前,它的符号为A)。[2]&
氩的发现解释了为什么氮从空气中提取的密度不同于分解氨获取的。
Ramsay在空气中提取的氩中移除了所有氮,由其和热的镁反应实现的,形成固态的氮化镁。他之后得到了一种不发生反应的气体,当他检查其光谱后,他看到了一组新的红色和绿色的线,从而确认了这是一种新的元素。
19世纪末期,英国物理学家瑞利勋爵发现利用空气除杂制得的氮气和从氨制得的氮气的密度有大约是千分之一的差别。他在当时很有名望的英国杂志上发表了他的发现,并请大家帮他分析其中的原因。伦敦大学化学教授莱姆塞推断空气中的氮气里可能含有一种较重的未知气体。他们两人又各自做了大量的实验,终于发现了在空气中还存在一种密度几乎是氮气密度一倍半的未知气体。
日,科学协会在牛津开会,瑞利作报告,根据马丹主席的建议,把新的气体叫做argon(希腊文意思就是“不工作”、“懒惰”)。元素符号Ar。当然,当时发现的氩,实际上是氩和其他惰性气体的混合气体,正是因为氩在空气中存在的惰性气体的含量占绝对优势,所以它作为惰性气体的代表被发现。氩的发现是从千分之一微小的差别开始的,是从小数点右边第三位数字的差别引起的,不少化学元素的发现,许多科学技术的发明创造,都是从这种微小的差别开始的。
氩在通常条件下位无色、无味气体。有24种同位素,氩40、氩36、氩38是稳定的,其中氩40占99.6%。
氩通电之后发出红紫色的光。熔点-189.2°C沸点-185.7°C气体密度1.784g/L水中溶解度33.6cm3/L在大气中的含量0.934%化学性质化学元素周期表零族(类)主族元素,符号Ar或A,原子序数18。化学性质极不活跃,一般不生成化合物,但可与水、氢醌等形成笼状化合物。氩的化学性质极其稳定,一般不与其它元素化合。
至今仅在极端条件下制得唯一的氩化合物氟氩化氢(HArF)。这个氟、氢和氩的化合物在-265°C才能保持稳定。此外,氩还可以作为客体分子,与水形成包合物。除了以上基态的物质外,已经发现含氩的离子和激发态配合物(像ArH和ArF),而根据理论计算显示氩应该可以形成在室温下稳定的化合物,虽然还没有发现它们存在的线索。
此外,2003年时有媒体报道ArF2的存在,但尚未证实。
原子量&39.98
原子半径&1.54特性一小块正在熔化的固态氩
氩,是一种。无论是气态还是,都是无色、无味而且无毒。它在水中的比氮多出了2.5倍。虽然氩在一般的情况向都很稳定,不会与其它或化合,但是科学家还是有办法在极端的条件下形成一些氩化合物,像是2000年8月由马库·拉萨能(Markku&R?s?nen)领导的小组发现的(HArF)。这个、和氩的化合物在-265°C才能保持,此外,氩还可以作为客体分子,与水形成。&除了以上基态的物质外,目前已经发现含氩的和(像ArH+ 和ArF),而根据理论计算显示氩应该可以形成在室温下稳定的化合物,虽然目前还没有发现它们存在的线索。
氩气常被注入灯泡内,因为氩即使在高温下也不会与灯丝发生化学作用,从而延长灯丝的寿命,在、、、和其它特种金属焊接时、钢铁生产时,氩也用作保护气体。
天然含量/氩
氩在大气中的含量以体积计算为0.934%,而以质量计算为1.29%,在中,由于氩在自然情况下不与其他反应,而无法形成固态物质,但可以被“困在”岩石中。鉴于中的氩更易得,工业用的氩大多就直接从空气中提取。主要是用提取,而像是、、、、等气体也都是这样从中提取的。&而在的中,氩-40以体积计算的话占有1.6%,而氩-36的浓度为5ppm;另外1973年的飞过时,发现它稀薄的大气中占有70%氩气,科学家相信这些氩气是从水星岩石本身的而成的。在最大的,也就是上,也发现少量的氩。
氩稳定的有氩-40(40 Ar)天然含量99.6%、&氩-36(36 Ar)天然含量0.34%和氩-38(38 Ar)天然含量0.06%。一般来说稳定的氩-40是由中的-40(40 K)经由或衰变来的。钾-40以这两种方式衰变成氩只占所有的11.2%,另外还有88.8%的氩经由-40(40 Ca)的而来。这个特性可以被用来测定的年龄。
在地球中,不稳定的氩-39(39 Ar)可经由轰击氩-40而生成,另外也可以经由钾-39(39 K)的而来。至于氩-37,则可以从(37 Ar)中形成的钙的衰变而来,氩-37的寿命非常短,半衰期只有35天。
由于氩气拥有的八个,占满了其原子轨道的最外层,因此不容易与其他的结合,化学性质非常不活泼。在1962年以前,一般认为氩和其他的是完全无法与其他物质产生,但不久之后比氩重的和的化合物就陆续被合成,因此也激励了科学家发现新的。在2000年8月,第一个氩的化合物在的由马库·拉萨能领导的小组首先被制备出来,他们利用照射含有微量的氩气冰块,形成了,为HArF,这种化合物可以在40K(-233&°C)的低温下保持稳定。另外在2003年发现了一种新氩化合物存在的踪迹,(ArF2),但目前还没有任何可靠的证据可以证实。
制备方法/氩
目前在工业上得到氩的方法就是把空气蒸馏。用冷凝器可以先把90.2K的氧液化,移除之后继续冷却就可以液化沸点为87.3K的氩气,最后留下沸点77.35K的氮气。目前以这种方法制造的氩气在全世界高达七十万吨/年。 其他方法
另外用40的也可以制造氩气,但这种制备法的效率并不高,因为钾-40的半衰期长达1.26×109 年,所以并不常用。如果要制造氩的的话,就必须要靠和来将其他元素转换成氩的同位素。
主要用途/氩
装有氩和汞蒸气的能霓虹灯。
因为氩气具有、低传热率等性质,因此它被广泛地运用在许多方面。
氩气最主要的用处就是它的,可以保护一些容易与周遭发生的东西。虽然其他的也有这些特性,但是氩气在空气中的含量最多,也是最容易取得,因此相对就比较便宜,具有经济效益。另外氩气便宜的原因还有它是制造和的副产品,而由于它们两个都是工业上重要的原料,生产很多,所以每年都有很多的液氩副产品。
以氩惰性的用途主要有:
& 1.里的填充气体,由于氩气不会与产生化学反应,而又能保持减缓丝,可延长使用寿命。
& 2.氩可当作时所用的保护气体,其中包括、与等,在这时氩通常会和混合在一起使用。
& 3.可用于灭火,用氩气灭火的好处是几乎不会破坏任何火场的物品,通常使在火场有特殊时才使用。
& 4.是用于的气体之一。&
& 5.用于保护加工中的和其他容易发生反应的。
& 6.保护成长中的和,这晶体主要用于。
& 7.在里,会在一些重要文物的玻璃专柜里填充氩气,避免。
& 8.在罐中的填充物,虽然也可以用氮气代替。
& 9.在的过程中,啤酒桶里的填充物,它可以把置换,以避免啤酒桶里的原料被成。
& 10.在里,氩可以用于保护一些内的治疗的药物,举个例子,像是。一样的,这也是防止药物受到氧气的破坏。
& 11.用于冷却的追踪器,氩当时都是以高压储存,然后当释放气体后就可以带走一些热量。&
& 12.为电熔炉中的保护气体,以免它被。
另外氩气的低传热率也是它的特性之一,像它可以作为隔热中两层之间的填充物。&因为它的低传热率和惰性,氩气在可以用来作为膨胀潜水衣的气体。氩气还可以在中代替氮气(吸收纯氧对身体不好,因此水肺中要添加其他气体),因为氮气在高压下会溶进里而造成,氩气则可以减轻这种症状(虽然一般来说,惰性气体也会造成这种症状)。&
使用特定的方法可以使氩气并且发光,这种功能可用于和中的。以氩作成的会发出蓝光,它在中可用于连接、去除和治疗的缺陷等。&氩气还可以用于。另外氩-39有269年的,可以用于测定和的年龄,而钾-氩年代测定法适用钾-40衰变成氩-40的过程来用于测定的年龄。
一般来说,氩气是对身体毫无危害的,但是如果长期暴露在高浓度的氩气中会因为而,则可能造成及。泄露事故
日凌晨4点50,南钢炼钢厂转炉车间一钢包底吹用氩气的金属软管发生故障,协力检修单位江都建设公司安排人员去现场更换金属软管,随后发生两名检修人员在事故现场窒息,另一监护人员去救援时也发生事故。三人后经医院抢救无效死亡。
据南京钢铁厂新闻发言人黄姓部长介绍,&气体泄露事故发生后,已经被周围员工第一时间堵漏,泄露气体很少,基本不会对周边造成影响。
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诺贝尔奖创立于1901年,是根据瑞典化学家诺贝尔的遗嘱及其部分遗产作为基金创立的。金质奖章、证书和奖金支票授予世界各国在经济、文学等领域对人类做出重大贡献的人士。
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