Как и когда открыли гелий? Как узнали о его существовании?




Скачать 419.72 Kb.
НазваниеКак и когда открыли гелий? Как узнали о его существовании?
страница1/4
Дата конвертации02.03.2013
Размер419.72 Kb.
ТипДокументы
  1   2   3   4
12f259 "Десяточка"

  1. Как и когда открыли гелий? Как узнали о его существовании?

s9s

Гелий — второй элемент периодической системы химических элементов Д.И.Менделеева с атомным номером 2. Расположен в главной подгруппе восьмой группы, первом периоде периодической системы. Возглавляет группу инертных газов в периодической системе. Инертный одноатомный газ без цвета, вкуса и запаха.

Название вещества «Гелий» произошло от греческого названия «Гелиос», что в переводе на русский язык означает «Солнце». Название гелия напрямую связано с историей его открытия, начало которой положил французский астроном Пьер Жюль Сезар Жансен в 1868 году 18 августа. В то время Пьер Жансен находился в индийском городе Гунтур и занимался исследованием солнечной хромосферы через спектроскоп. Именно Пьер Жансен, наблюдая за солнцем, обнаружил на спектроскопии ярко-жёлтого цвета линию, ошибочно приняв её за спектральную линию натрия. Однако, в 1870 году английский астроном Норманн Локьер и английский химик Эдвард Франкланд предложили именовать новый элемент гелием.

c:\documents and settings\uchitel\рабочий стол\для олимпиады картинки\fraunhof.jpg

12f259 "Десяточка"

Спектральный анализ основан на том, что сложный свет при переходе из одной среды в другую, например из воздуха в стекло, разлагается на составные части. Если пучок этого света пустить на боковую грань трехгранной призмы, то, преломляясь в стекле по-разному, составляющие белый свет лучи дадут на экране радужную полоску, называемую спектром. В спектре все цвета расположены всегда в определенном порядке.

Существуют следующие виды спектров. Сплошной, или непрерывный, спектр в виде радужной полоски дают твердые раскаленные тела (раскаленный уголь, нить электролампы) и находящиеся под большим давлением громадные массы газа. Линейчатый спектр излучения дают разреженные газы и пары при сильном нагревании или под действием электрического разряда. Каждый газ излучает набор ярких линий определенных цветов. Их цвет соответствует определенным длинам волн. Они находятся всегда в одних и тех же местах спектра. Изменения состояния газа или условий его свечения, например нагрев или ионизация, вызывают определенные изменения в спектре данного газа.

c:\documents and settings\uchitel\рабочий стол\для олимпиады картинки\0013-013-v-nastojaschee-vremja-sostavleny-tablitsy-spektrov-vsekh-atomov.jpg

Составлены таблицы с перечнем линий каждого газа и с указанием яркости каждой линии. Например, в спектре натрия особенно ярки две желтые линии. Установлено, что спектр атома или молекулы связан с их строением, отражает определенные изменения, происходящие в них в процессе свечения.

Линейчатый спектр поглощения дают газы и пары, когда за ними находится яркий и более горячий источник, дающий непрерывный спектр. Спектр поглощения состоит из непрерывного спектра, перерезанного темными линиями, которые находятся втех самых местах, где должны быть расположены яркие линии, присущие данному газу. Например, две темные линии поглощения натрия расположены в желтой части спектра.

Сказанное выше позволяет производить анализ химического состава паров, излучающих свет или поглощающих его, находятся ли они в лаборатории или на небесном светиле. Количество атомов или молекул, лежащих на нашем луче зрения, излучающих или поглощающих, определяется по интенсивности линий. Чем больше атомов, тем ярче линия

12f259 "Десяточка"

или тем она темнее в спектре поглощения. Солнце и звезды окружены газовыми атмосферами. Непрерывный спектр их видимой поверхности перерезан темными линиями поглощения, возникающими при прохождении света через атмосферу звезд. Поэтому спектры Солнца и звезд — это спектры поглощения.

Надо помнить, что спектральный анализ позволяет определять химический состав только самосветящихся или поглощающих излучение газов. Химический состав твердого или жидкого тела при помощи спектрального анализа определить нельзя.

История открытия гелия на этом незакончена, далее, в 1881 году стало известно о присутствии гелия в вулканических газах. Гелий в вулканических газах обнаружил итальянский учёный Луиджи Пальмиери во время исследования осевшего светло-жёлтого маслянистого вещества от газовых струй на кратере вулкана Везувий

В 1895 году (спустя 27 лет, после первого открытия гелия) шотландский химик Уильям Рамзай обнаружил присутствие гелия в изучаемом им газе. 23 марта 1895 года считается официальной датой открытия земного гелия. При дальнейших исследованиях гелия, шведскими химиками Клеве и Ленгле был установлен атомный вес данного химического элемента, который получился 4,002602 гр/моль. Окончательное доказательство присутствия гелия в земной атмосфере было получено Генрихом Кайзером и Зигбертом Фридлендером в 1896 году и 1898 году Эдвардом Бэли. Во время исследования Рамзаем различных веществ, им было обнаружено сопутствие гелия торию и урану. В 1906 году учёными Ройдсом и Резерфордом было установлено, что ядра гелия представляют собой альфа-частицы радиоактивных элементов. На основе данных результатов началось исследование новой теории строения атома. Следует обратить внимание, что начиная с 1868 года и по 1906 год все исследования касались только газообразного гелия.


12f259 "Десяточка"

decayr

Однако в 1908 году нидерландским физиком Хейке Камерлинг-Оннесом был получен жидкий гелий. В 1926 году при участии немецкого физика Виллема Хендрика Кеезома было получено твёрдое состояние гелия. В 1932 году Веллем Хендрик Кеезом провёл опыты над жидким гелием, воздействуя на него температурой, и изучил характер конверсии теплоёмкости жидкого гелия. В результате проведённых научных опытов была получена температура, называемая «лямбда-точкой». В 1938 году физик Советского союза Капица Пётр Леонидович изучил свойства низкой вязкости жидкого гелия. Данное явление заключается на резком снижении коэффициента вязкости вещества, которое приобретает повышенную текучесть при своём сжиженном состоянии.

011

Жидкий гелий


12f259 "Десяточка"

  1. Как сталевары определяют температуру стали в доменной печи?

Спектрометр — оптический прибор, используемый в спектроскопических исследованиях для накопления спектра, его количественной обработки и последующего анализа с помощью различных аналитических методов. Анализируемый спектр получается путем регистрации флуоресценции после воздействия на исследуемое вещество каким-либо излучением.c:\documents and settings\uchitel\рабочий стол\для олимпиады картинки\сталевары\пастулаты бора.jpg

Излучение света можно объяснить с помощью постулатов Бора.

Атом может находиться только в особенных стационарных, или квантовых, состояниях, каждому из которых отвечает определенная энергия. В стационарном состоянии атом не излучает электромагнитных волн.

При переходе электрона с орбиты (энергетический уровень) на орбиту излучается или поглощается квант энергии h\nu=e_n-e_m, где e_n;e_m — энергетические уровни, между которыми осуществляется переход. При переходе с верхнего уровня на нижний энергия излучается, при переходе с нижнего на верхний — поглощается.

Рассмотрим, что такое спектроскоп.

Свет прошедший через щели и коллимирующие линзы превращался в тонкий пучок параллельных лучей. Затем свет проходил через призму, которая за счёт дисперсии расщепляла пучок на спектр (разные длины волн отклоняются на разные углы). Изображение наблюдалось через трубку со шкалой, накладываемой на спектральное изображение, позволяя таким образом проводить измерения.c:\documents and settings\uchitel\рабочий стол\для олимпиады картинки\сталевары\nsrw_spectroscope1.jpg

12f259 "Десяточка"

c:\documents and settings\uchitel\рабочий стол\для олимпиады картинки\сталевары\линейчатый спектр ртутной лампы.jpg

В 1860г. Немецкие ученые Г.Кирхгоф и Р.Бунзен, изучая спектры металлов, установили, что каждый металл в газообразном состоянии имеет свой линейчатый спектр. Введение в пламя горелки любой соли одного и того же металла всегда приводит к появлению одинакового линейчатого спектра испускания.

Отдельные линии в спектрах различных элементов могут случайно совпадать, но в целом спектр каждого элемента являются его постоянной и строго индивидуальной характеристикой.

Вместе с тем оказалось, что при внесении в пламя смеси солей разных металлов в спектре одновременно появляются все характерные для металлов линии. Яркость спектральных линий зависит от концентрации элемента в данной смеси веществ.

Так был открыт новый метод определения химического состава вещества – спектральный анализ.

Обнаружение в спектре исследуемого образца новых линий означало, что в образце присутствуют примеси неизвестных элементов. С помощью спектрального анализа был открыты сначала рубидий и цезий, а затем таллий, индий, галлий. Методом спектрального анализа было открыто 24 химических элемента.

Достоинства спектрального анализа. Спектральный анализ имеет следующие преимущества перед химическим анализом: высокая чувствительность, скорость, простота определения и небольшая масса вещества, необходимого для его проведения.

Чувствительность спектрального анализа весьма высока: с его помощью можно обнаружить элемент, примесь которого в веществе составляет всего одну миллионную долю процента. При благоприятных условиях удается обнаружить вещество, которое содержится в пробе массой 10-6.

Скорость спектрального анализа значительно больше скорости химического анализа. Поэтому спектральный анализ применяют в металлургии, в криминалистике. Важным преимуществом спектрального анализа является тот факт, что его можно провести, не вступая в непосредственный контакт с исследуемым веществом: для проведения спектрального анализа достаточно проанализировать свет, который исследуемое вещество испускает или поглощает.


12f259 "Десяточка"

Я провел ряд опытов.

Опыт № 1

Приборы: спектроскоп, лампа, батарейка, ключ, реостат.

  1. Я взял спектроскоп, установил электрическую лампу напротив щели коллиматора.

  2. Подключил низковольтную лампочку к источнику тока через реостат.

  3. Включил реостат полностью, и замкнул ключ.

  4. Медленно увеличивал силу тока в цепи и наблюдал за спектром.

Вывод: при увеличении силы тока и яркости свечения лампы, цвета в спектре становятся яркими и насыщенными.

c:\documents and settings\uchitel\рабочий стол\для олимпиады картинки\112.jpg

Опыт № 2

Приборы: кусок, ваты смоченный в спирте; штатив; спектроскоп; поваренная соль.

  1. Взял спектроскоп и установил так, чтобы щель коллиматора была напротив пламени горелки.

  2. Наблюдал линейчатый спектр.

  3. Затем взял щепотку поваренной соли и начал сыпать на пламя, в спектре появилась ярко-желтая полоса характерная для натрия.

c:\documents and settings\uchitel\рабочий стол\для олимпиады картинки\113.jpg

12f259 "Десяточка"

Я узнал, что в соседнем городе Кушва на заводе прокатных валков используется метод спектрального анализа для определения температуры и состава выплавляемой стали.

В современном мире для определения температуры стали металлурги используют так называемый Пирометр (Пирометр — прибор для бесконтактного измерения температуры тел. Принцип действия основан на измерении мощности теплового излучения объекта измерения преимущественно в диапазонах инфракрасного излучения и видимого света)

Один из первых пирометров изобрёл Питер ван Мушенбрук. Изначально термин использовался применительно к приборам, предназначенным для измерения температуры визуально, по яркости и цвету сильно нагретого (раскалённого) объекта. В настоящее время смысл несколько расширен, в частности, некоторые типы пирометров (такие приборы правильнее называть инфракрасные радиометры) измеряют достаточно низкие температуры (0 C и даже ниже).

Развитие современной пирометрии и портативных пирометров началось с середины 60-х годов прошлого столетия и продолжается до сих пор. Именно в это время были сделаны важнейшие физические открытия, позволившие начать производство промышленных пирометров с высокими потребительскими характеристиками и малыми габаритными размерами. Новый принцип построения сравнительных параллелей, когда вывод о температуре тела производился на основе данных инфракрасного приемника, определяющего количество излучаемой телом тепловой энергии, позволил существенно расширить границы измерения температур твердых и жидких тел.

c:\documents and settings\uchitel\рабочий стол\для олимпиады картинки\сталевары\tehnologiya_metallov_html_2708f7b0.jpg

Он представляет собой термопару с гальванометром. Термопара — это две проволочки из разнородных металлов или сплавов, сваренные между собой.

Если место спая проволочек поместить в расплавленный металл, температуру которого мы хотим определить, то на свободных концах проволочек возникнет термоэлектродвижущая сила, тем большая, чем больше разность температур «горячего спая» — спая, погруженного в металл, и свободных концов — «холодного спая».

12f259 "Десяточка"

Отклонение стрелки гальванометра, подключенного к свободным концам термопары, при постоянной температуре окружающей среды будет пропорционально температуре исследуемого металла.

Для удобства пользования гальванометром на нем имеется температурная шкала.

Так, например, для измерения температур1000–1300термопару изготовляют из платины и сплава платины с родием.

Для температур 700–950 применяют термопару — хромель (хромоникелевый сплав) и алюмель (алюминеникелевый сплав), еще при более низких температурах используют железо-константановую (медно-никелевый сплав) и медно-константановую термопары.

Температуру раскаленного металла можно определять оптическим пирометром — путем сравнения яркости его свечения с накалом нити электрической лампочки.

Пирометры применяют для дистанционного определения температуры объектов в промышленности, быту, сфере ЖКХ, на предприятиях, где большое значение приобретает контроль температур на различных технологических этапах производства(сталелитейная промышленность, нефтеперерабатывающая отрасль). Пирометры могут выступать в роли средства безопасного дистанционного измерения температур раскаленных объектов, что делает их незаменимыми для обеспечения должного контроля в случаях, когда физическое взаимодействие с контролируемым объектом невозможно из-за высоких температур. Их можно применять в качестве теплолокаторов, для определения областей критических температур в различных производственных сферах.

Пирометры можно разделить по нескольким основным признакам:

Яркостные. Позволяют визуально определять, как правило, без использования специальных устройств, температуру нагретого тела, путем сравнения его цвета с цветом эталона нити.

Радиационные. Оценивают температуру посредством пересчитанного показателя мощности теплового излучения. Если пирометр измеряет в широкой полосе спектрального излучения, то такой пирометр называют пирометром полного излучения.

Цветовые (другие названия: мультиспектральные, спектрального отношения) — позволяют делать вывод о температуре объекта, основываясь на результатах сравнения его теплового излучения в различных спектрах.

  1   2   3   4

Добавить в свой блог или на сайт

Похожие:

Как и когда открыли гелий? Как узнали о его существовании? iconСравнительного анализа учений Ницше и Маркса не нова. С определенной периодичностью она вспыхивала вновь и вновь на протяжении всего XX века. И с какой-то особой интенсивностью в послевоенный период, когда англоязычные страны узнали “молодого Маркса” и по сути заново открыли для себя философский мар
Все это требует детального историко-философского и культурологического исследования. Данная статья претендует на то, чтобы обозначить...

Как и когда открыли гелий? Как узнали о его существовании? iconСравнение эмоций с инстинктами
Во всей этой главе я буду пользоваться выражением «объект эмоции», безразлично применяя его как к тому случаю, когда этим объектом...

Как и когда открыли гелий? Как узнали о его существовании? iconЧеловеческий капитал в системе местного самоуправления
Как личность и как гражданин, которому от рождения гарантированы равные возможности. А жизненный успех которого зависит от его личной...

Как и когда открыли гелий? Как узнали о его существовании? iconНазвание книги: Энциклопедия развивающих игр
Аннотация: Когда в семье рождается малыш, особенно первый, у молодых родителей сразу возникает много проблем. Они не знают, как к...

Как и когда открыли гелий? Как узнали о его существовании? iconХристианство перед выбором Глава двадцать четвертая Догма и ереси
Бориса и Владимира – произошло еще в I в., буквально несколько десятков лет после апостола Павла, наверное, еще при жизни некоторых...

Как и когда открыли гелий? Как узнали о его существовании? iconС. М. Шандаров Исследование характеристик излучения гелий-неонового лазера
Целью настоящей работы является исследование характеристик излучения, генерируемого гелий-неоновым лазером в видимом диапазоне

Как и когда открыли гелий? Как узнали о его существовании? iconАнглийский детям: как правильно его учить
Начинать учить английский язык для самых маленьких детей надо с трех лет, когда ребенок уже умеет говорить на родном языке, когда...

Как и когда открыли гелий? Как узнали о его существовании? iconФакультет массовых коммуникаций
Если об имидже говорить как о конкретной психологической продукции, то он выступает как социальная установка, как ценностный стереотип,...

Как и когда открыли гелий? Как узнали о его существовании? iconДракону Меррелинну никогда не снились кошмары. И не только потому, что он, как архисильный маг, способен контролировать собственные сны. Они просто его никогда
Еррелинн с упоением летал высоко над массивной горной грядой, которая протянулась от океана на юге до очень далекого северного моря....

Как и когда открыли гелий? Как узнали о его существовании? icon"Как жить дальше?" это был вопрос, с которым полковник Савицкий обращался к себе всегда, когда предавался размышлениям, и в зависимости от настроения и
И, наконец, когда он произносил: "Подумай, товарищ Савицкий, как будешь жить дальше!" — недовольство собой достигало крайнего предела....


Разместите кнопку на своём сайте:
lib.convdocs.org


База данных защищена авторским правом ©lib.convdocs.org 2012
обратиться к администрации
lib.convdocs.org
Главная страница