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1 # hnyfkj
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2 # 航小北的日常科普
這個問題很有意思,我來回答一下這個問題。
氦氣是沒辦法被消耗殆盡的,因為氦氣又被稱為惰性氣體,很難與其他化學物質發生反應,氦氣一般也是用來作為保護氣體,用完了之後氦氣就完好無損地散發到空氣中了,所以氦氣在地球上的總量幾乎不會減少。如下圖所示,就是各種惰性氣體。
同時,氦氣又是不斷產生的,因為地球內部有很多的放射性元素在不斷衰變,比如說大家非常熟悉的鈾礦,其中大量的鈾238會發生α衰變,衰變過程中會釋放出α粒子,這個α粒子實際上就是氦元素的原子核【如下圖所示】。因此鈾礦旁邊往往會有富含氦氣的天然氣。
另外,本身地球核心也會有大量的物質在發生衰變,產生氦氣,這些氦氣會隨著地幔的運動緩慢進入地殼,同樣會形成富氦天然氣。
所以說,地球上的氦氣只會越來越多,而不會消耗殆盡。
但是,氦氣在地球上的含量實在是太稀少了,雖然說總量不會減少,甚至於還在緩慢增加,然而還是跟不上工業發展的速度,所以工業上出現“氦氣荒”已經是不爭的事實。不要以為氦氣只能夠被用來充氣球,氦氣的用途在工業上可以說是極為廣泛的,有些時候應該說是關鍵的元素。
比如說光纖光纜的生產過程中,四氯化矽、氦氣、氫氣等缺一不可;再比如說半導體產業【也就是晶片產業】中,為了製造出高純度的晶圓,必須要用氦氣作為保護氣體和封裝檢漏氣體。
而這兩個產業現在都是在飛速發展之中,對於氦氣的需求可以說是突飛猛進的。但是全球氦氣的產量卻遲遲無法提高,甚至於還有所下降【如下圖所示,是全球氦氣的產量】,供遠小於求,所以最直接的體現就是氦氣價格在過去的幾年裡面翻番地漲價。
而中國本身的氦氣資源是非常少的【每年的產量幾乎可以忽略不計】,所以在這方面有求於人,早就引起了國家的重視,現在相關的勘探和開採工作也是在緊張進行中。如下圖所示就是中國的一些富氦盆地。
最後,地球上的氦氣是用不完的,無非是價格的高低——畢竟空氣中就有氦氣,你想要提取總是有辦法提取的,只是到時候恐怕充個氦氣氣球就要幾百塊錢了。 -
3 # 科學閏土
氦在宇宙中非常普遍和豐富,幾乎佔宇宙物質的四分之一,但其中絕大多數存在於恆星中。氦氣在地球上非常稀有,地球上的氦主要是由天然鈾和釷在地下經過數十億年的衰變而形成的,衰變速度超級慢,這些元素的部分輻射由α粒子組成,α粒子形成氦原子的原子核。生成的氦氣其中的一部分會到達地表並進入大氣層,大氣中大約有百萬分之五的氦,氦是一種非常輕的元素,會迅速上升並逃逸到太空中,其餘的則被困在岩層中,與岩層中形成的天然氣混合。
氦氣有獨特的優點。氦氣沸點僅僅為4.2開爾文,比絕對零度高4度,液態氦氣在所有元素中溫度最低,同時高度穩定,幾乎不發生化學反應,並且非常輕。因此氦氣開始被用於電弧焊絕緣,後來又被用於超導體和核反應堆,以及低溫學等領域。氦作為冷卻劑的使用是當今氦的主要用途。
目前沒有化學方法可以製造氦,氦源來自岩石中非常緩慢的放射性衰變,依靠天然氣加工的副產品。然而,並不是所有的天然氣儲藏都含有氦,而且企業提煉副產品氦並不總是有經濟利益,地球上只有14家工廠將氦氣提煉成液態,其中7家位於美國,其餘的分佈在卡達、阿爾及利亞、俄羅斯、波蘭和澳洲。目前,從空氣中提取氦氣的成本高得離譜,從空氣中提取氦的成本大約是從天然氣儲量中提取氦成本的1萬倍。
由於氦氣的不可再生性,許多專家估計,氦氣將在25至30年內耗盡,如因其在氦超流方面的研究獲得了1996年的諾貝爾獎的康奈爾大學的物理學教授羅伯特·理查森警告說,氦的供應正以前所未有的速度被使用,可能在一代人的時間內就會枯竭。但是氦氣再過二三十年就會耗盡的說法也有巨大爭議。
地球上的氦氣要比之前估計的要多
最近的研究表明,氦的含量比科學家之前估計的要高,尤其是地下水中的氦。在這項新研究中,來自牛津大學的科學家對北美的天然氣樣本進行了質譜分析發現,氦是透過溶解在地下水中,從地下水將氦輸送到天然氣礦的。這一機制表明,我們可能低估了氦的儲量,等待開發的氦比之前認為的要多得多。
從美國的氦氣相關政策中也可以看出來,氦氣並不是未來的關鍵資源
1925年,美國就建立了國家氦儲備庫,作為軍用和商用飛艇的戰略氦儲備。1927年的氦控制法案禁止氦的出口。在第二次世界大戰期間,氦再次成為重要的戰爭材料比如給遠端轟炸機的輪胎充氣使飛機可以攜帶更多燃料進行更長的航程。戰後,氦的需求增長如此之快,以至於政府在1960年強制實施了氦法案修正案,以儲存氦氣供未來使用。到1971年,氦儲存計劃被取消。幾年後,又開始儲存氦。截至1993年,政府儲存的氦氣大約有10億立方米。然而到1996年的《氦私有化法案》規定,政府需以低於市場的價格出售所有儲存的氦。
得益於美國大規模銷售儲備氦氣,現在的氦氣確實廉價且存在浪費情況,但如果未來氦氣使用成本上升,使用者將更有可能採用節約和回收方式使用氦氣。氦氣不會在短時間內消耗殆盡,據估計,目前和未來世界各地氣井中所含氦氣的數量至少可以持續200至300年,不會快於石油的枯竭速度。
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4 # 胡Sir聊青島房產
氦氣這東西,雖然是宇宙中豐富第二高的元素,但是,氦的“脾氣”非常古怪,不和任何化學元素髮生反應,只有單質一種存在方式。而且,這玩意太輕了,一旦散逸到大氣中,地心引力是留不住的。
這也許就是很多人認為“氦氣早晚會消耗殆盡”的緣故。甚至可以認為氦是“一次性使用,基本沒有辦法回收再利用”
實際上是這樣嗎?說起來也對,但並不是完全對。氦要是沒有了,會產生什麼影響嗎?
我的第一反應是:從此打紅警再也不用怕蘇聯那聽起來就有點瘮人的“Kirov Reporting”了(笑)……
基洛夫飛艇,裡面裝的不是別的,正是氦。除了氫和氦,別的氣體也撐不起這種大傢伙,而如果用氫的話,那美國的愛國者飛彈一炮就能轟成火球,皮糙肉厚的蘇聯終極武器就談不上了。
遊戲中的事情,笑笑就行。氦這種元素,性格太孤獨,其實不是構成生命必備的。也就是說,有或者沒有,不影響地球上的生命。整個0族元素,除了氡(因為有放射性毒性)都如此。
但是,對生命沒有用不代表對人類無用,氦惰性、安全而又輕的特性,決定了它的用途是巨大的。
舉個例子,我們電腦裡裝了各種老師的硬碟。
雖然固態硬碟開始取代機械硬碟成為主流,但是機械硬碟還有它容量大、價格低的特點,對於有大資料儲存需求的人們,如攝影師、音樂愛好者而言,機械硬碟的用量還是很大的。
在研究中,希捷、西部資料等硬碟廠商發現,傳統的機械硬碟容量達到8TB就是極限了,不能再提高。為了進一步擴大硬碟容量,HGST(日立)開發了硬碟充氦技術。因為氦氣輕且密度低,所以氦氣硬碟可以做到很大容量,輕鬆突破8TB瓶頸,目前已有14-16TB產品在售。
氦氣用途那麼大,但回收有那麼難,會跑光嗎?個人認為:不會。
在地球上應該不太有可能存在原生的氦(有也早跑光了),目前地殼中的氦,大都是來自鈾、釷等放射性元素衰變時候產生的a粒子。也就是說,有鈾必有氦,只要含鈾的礦物,加熱以後都會或多或少產生氦。另外,很多密封的天然氣礦裡,也有比較高的氦組分,這也是可以理解的。地殼深處鈾礦石裡的氦逐漸滲透到岩層中,混入天然氣中,四處溜達被一起富集起來。
這種情況來看,地球上的氦不僅不能說越來越少,它跟其它元素不一樣,是可以透過放射性元素衰變生成的。也就是說,越來越多。
感覺有點難。所以,用好自己的硬碟就行了,別杞人憂天呢。
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地球上的氦氣再過二三十年就會消耗殆盡,這個沒有一點科學依據。
氦,為稀有氣體的一種。氦在通常情況下為無色、無味的氣體,是唯一不能在標準大氣壓下固化的物質。氦是最不活潑的元素。由於液氦的超低溫,人類利用氦,主要是作為保護氣體、氣冷式核反應堆的工作流體和超低溫冷凍劑。還可以用於醫療等很多領域。
科學家研究得知,在宇宙實際形成的時候,出現的元素只有氫、氦等幾種元素。宇宙中最多的元素是氫,大約佔據所有物質的90%;其次是氦,大約佔據物質的9%左右;其餘元素的量佔據剩下不到1%。也就是說,宇宙中最不缺少的是氦。
全球氦氣供應分佈
宇宙形成以來,透過這幾種元素的不斷演化形成了多種多樣的元素,也就慢慢形成了我們見到的萬物。如果沒有了氦,也就基本上沒有了萬物。
雖然在自然界中氦主要存在於天然氣體或放射性礦石中。在地球的大氣層中,氦的濃度十分低,只有5.2萬分之一,但是不必擔憂。
地球上可以沒有某種生物,也不會沒有氦。所以不用怕,如果沒有氦,我們也就不存在了。
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大氣層氦的含量