Hélio – Propriedades – Preço – Aplicações – Produção

Sobre o Hélio

É um gás incolor, inodoro, insípido, atóxico, inerte, monoatômico, o primeiro do grupo dos gases nobres da tabela periódica. Seu ponto de ebulição é o mais baixo entre todos os elementos.

Resumo

Elemento	Hélio
Número atômico	2
Categoria do elemento	Gás nobre
Fase em STP	Gás
Densidade	0,00018 g/cm3
Resistência à tração	N/D
Força de rendimento	N/D
Módulo de elasticidade de Young	N/D
Escala de Mohs	N/D
Dureza Brinell	N/D
Dureza Vickers	N/D
Ponto de fusão	-272,2 °C
Ponto de ebulição	-268,9 °C
Condutividade térmica	0,1513 W/mK
Coeficiente de Expansão Térmica	N/D
Calor específico	5,193 J/g K
Calor de fusão	0,0138 kJ/mol
Calor da vaporização	0,0845 kJ/mol
Resistividade elétrica [nanoOhm meter]	N/D
Suscetibilidade Magnética	−1,88e-6 cm3/mol

Aplicações de Hélio

O hélio é usado para muitos propósitos que exigem algumas de suas propriedades únicas, como baixo ponto de ebulição, baixa densidade, baixa solubilidade, alta condutividade térmica ou inércia. Da produção total mundial de hélio de 2014 de cerca de 32 milhões de kg (180 milhões de metros cúbicos padrão) de hélio por ano, o maior uso (cerca de 32% do total em 2014) é em aplicações criogênicas, a maioria das quais envolve o resfriamento dos ímãs supercondutores em scanners médicos de ressonância magnética e espectrômetros de RMN. A maioria dos ímãs clínicos são ímãs supercondutores, que requerem hélio líquido para mantê-los muito frios.

 

 

Produção e Preço do Hélio

Os preços das matérias-primas mudam diariamente. Eles são impulsionados principalmente pela oferta, demanda e preços de energia. Em 2019, os preços do hélio puro estavam em torno de 52 $/kg.

Para uso em larga escala, o hélio é extraído por destilação fracionada do gás natural, que pode conter até 7% de hélio. O gás natural contém metano e outros hidrocarbonetos, que são as principais fontes de energia térmica quando o gás natural é queimado. Existem vários métodos usados ​​para atualizar o gás natural. Quando o gás contém mais do que cerca de 0,4% de hélio em volume, um método de destilação criogênica é frequentemente usado para recuperar o conteúdo de hélio. Uma vez que o hélio foi separado do gás natural, ele passa por mais refinamento para trazê-lo a 99,99+% de pureza para uso comercial.

Fonte: www.luciteria.com

Propriedades Mecânicas do Hélio

Força do Hélio

Na mecânica dos materiais, a resistência de um material é sua capacidade de suportar uma carga aplicada sem falha ou deformação plástica. A resistência dos materiais considera basicamente a relação entre as cargas externas aplicadas a um material e a deformação resultante ou alteração nas dimensões do material. Ao projetar estruturas e máquinas, é importante considerar esses fatores, para que o material selecionado tenha resistência adequada para resistir às cargas ou forças aplicadas e manter sua forma original. A resistência de um material é sua capacidade de suportar esta carga aplicada sem falha ou deformação plástica.

Para tensão de tração, a capacidade de um material ou estrutura de suportar cargas que tendem a se alongar é conhecida como resistência à tração final (UTS). O limite de escoamento ou tensão de escoamento é a propriedade do material definida como a tensão na qual um material começa a se deformar plasticamente, enquanto o ponto de escoamento é o ponto onde a deformação não linear (elástica + plástica) começa.

Veja também: Resistência dos Materiais

Resistência à tração final do Hélio

A resistência à tração final do Hélio é N/A.

Força de Cedência de Hélio

O limite de escoamento do Hélio é N/A.

Módulo de Elasticidade do Hélio

O módulo de elasticidade de Young do Hélio é N/A.

Dureza do Hélio

Na ciência dos materiais, a dureza é a capacidade de suportar o recuo da superfície (deformação plástica localizada) e arranhões. O teste de dureza Brinell  é um dos testes de dureza de indentação, que foi desenvolvido para testes de dureza. Nos testes Brinell, um penetrador esférico duro é forçado sob uma carga específica na superfície do metal a ser testado.

A dureza Brinell do Hélio é aproximadamente N/A.

O método de teste de dureza Vickers foi desenvolvido por Robert L. Smith e George E. Sandland na Vickers Ltd como uma alternativa ao método Brinell para medir a dureza dos materiais. O  método de teste de dureza Vickers também pode ser usado como um método de teste de microdureza, que é usado principalmente para peças pequenas, seções finas ou trabalhos de profundidade de caixa.

A dureza Vickers do Hélio é aproximadamente N/A.

A dureza ao risco é a medida de quão resistente uma amostra é à deformação plástica permanente devido ao atrito de um objeto pontiagudo. A escala mais comum para este teste qualitativo é a escala de Mohs, que é usada em mineralogia. A escala Mohs de dureza mineral é baseada na capacidade de uma amostra natural de mineral riscar visivelmente outro mineral.

O Hélio tem uma dureza de aproximadamente N/A.

Veja também: Dureza dos Materiais

Hélio – Estrutura Cristalina

Uma possível estrutura cristalina do Hélio é a estrutura hexagonal compacta.

Nos metais e em muitos outros sólidos, os átomos estão dispostos em arranjos regulares chamados cristais. Uma rede cristalina é um padrão repetitivo de pontos matemáticos que se estende por todo o espaço. As forças de ligação química causam essa repetição. É esse padrão repetido que controla propriedades como força, ductilidade, densidade, condutividade (propriedade de conduzir ou transmitir calor, eletricidade, etc.) e forma. Existem 14 tipos gerais de tais padrões conhecidos como reticulados de Bravais.

Veja também: Estrutura Cristalina de Materiais

Estrutura Cristalina de Hélio

Propriedades Térmicas do Hélio

Hélio – Ponto de Fusão e Ponto de Ebulição

O ponto de fusão do Hélio é -272,2 °C.

O ponto de ebulição do Hélio é -268,9 °C.

Observe que esses pontos estão associados à pressão atmosférica padrão.

Hélio – Condutividade Térmica

A condutividade térmica do Hélio é 0,1513 W/(m·K).

As características de transferência de calor de um material sólido são medidas por uma propriedade chamada condutividade térmica, k (ou λ), medida em W/mK. É uma medida da capacidade de uma substância de transferir calor através de um material por condução. Observe que a lei de Fourier se aplica a toda matéria, independentemente de seu estado (sólido, líquido ou gasoso), portanto, também é definida para líquidos e gases.

Coeficiente de Expansão Térmica do Hélio

O coeficiente de expansão térmica linear do Hélio é N/D.

A expansão térmica é geralmente a tendência da matéria de mudar suas dimensões em resposta a uma mudança na temperatura. Geralmente é expresso como uma mudança fracionária no comprimento ou volume por unidade de mudança de temperatura.

Hélio – Calor Específico, Calor Latente de Fusão, Calor Latente de Vaporização

O calor específico do Hélio é 5,193 J/gK.

A capacidade calorífica é uma propriedade extensiva da matéria, o que significa que é proporcional ao tamanho do sistema. A capacidade calorífica C tem a unidade de energia por grau ou energia por kelvin. Ao expressar o mesmo fenômeno como uma propriedade intensiva, a capacidade calorífica é dividida pela quantidade de substância, massa ou volume, portanto a quantidade é independente do tamanho ou extensão da amostra.

O calor latente de fusão do Hélio é 0,0138 kJ/mol.

O calor latente de vaporização do Hélio é 0,0845 kJ/mol.

Calor latente é a quantidade de calor adicionada ou removida de uma substância para produzir uma mudança de fase. Essa energia quebra as forças atrativas intermoleculares e também deve fornecer a energia necessária para expandir o gás (o pΔV trabalho). Quando o calor latente é adicionado, nenhuma mudança de temperatura ocorre. A entalpia de vaporização é uma função da pressão na qual essa transformação ocorre.

Hélio – Resistividade Elétrica – Suscetibilidade Magnética

A propriedade elétrica refere-se à resposta de um material a um campo elétrico aplicado. Uma das principais características dos materiais é sua capacidade (ou falta de capacidade) de conduzir corrente elétrica. De fato, os materiais são classificados por essa propriedade, ou seja, são divididos em condutores, semicondutores e não condutores.

Veja também: Propriedades Elétricas

A propriedade magnética refere-se à resposta de um material a um campo magnético aplicado. As propriedades magnéticas macroscópicas de um material são conseqüência das interações entre um campo magnético externo e os momentos de dipolo magnético dos átomos constituintes. Diferentes materiais reagem à aplicação do campo magnético de forma diferente.

Veja também: Propriedades Magnéticas

Resistividade Elétrica do Hélio

A resistividade elétrica do Hélio é N/D.

A condutividade elétrica e seu inverso, a resistividade elétrica, é uma propriedade fundamental de um material que quantifica como o hélio conduz o fluxo de corrente elétrica. A condutividade elétrica ou condutância específica é o recíproco da resistividade elétrica.

Suscetibilidade Magnética do Hélio

A suscetibilidade magnética do Hélio é -1,88e-6 cm³/mol.

No eletromagnetismo, a suscetibilidade magnética é a medida da magnetização de uma substância. A suscetibilidade magnética é um fator de proporcionalidade adimensional que indica o grau de magnetização do hélio em resposta a um campo magnético aplicado.