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氦气球被禁放:当年140万个氦气球带来的灾难,是唯一的原因吗?_氢气_飞艇_气体

氦气球被禁放:当年140万个氦气球带来的灾难,是唯一的原因吗?_氢气_飞艇_气体
2022-01-03 14:03:14 来源:搜狐号

每到节假日庆祝的时候,街上总会有人放飞气球,花花绿绿的气球飘在空中甚是好看。但如果问气球里面装的是什么气体,恐怕答案并不会统一。

有人会说是氢气,因为文学作品里都喜欢把能飘上天的气球称为氢气球。有人会说,氢气不安全,发生过好几次事故,所以里面充的氦气。也有人会说,氦气多贵啊,气球一个才几块钱,当老板做慈善吗?没良心的老板充的天然气,有点良心的充氢气。

以上说法其实都对,这些气体都曾经在气球里出现过,不过现在普遍使用的依然是氢气。

氢气的悲剧

氢原子是所有原子里最轻的,同时它也是元素之王,位于整个元素周期表的第一个。说它是元素之王,那是因为根据宇宙大爆炸学说,整个宇宙中诞生的第一个原子就是氢原子,之后的所有原子都是在氢原子的各种核聚变中形成的。理论上说,没有氢就没有整个元素周期表,因此元素之王称号对其而言当之无愧。

氢气在1766年被科学家卡文迪许发现并制备,是人类比较早使用的气体之一。在飞机还没有诞生的时候,人们的飞行主要靠热气球。热气球利用的是空气分子在不同的温度下密度不同的原理,热空气密度小,冷空气密度大,因此对着气球内部充热气,让气球飘起来。后来人们发现,充入氢气比热气更好,于是氢气球出现了。

人们在氢气球的基础上设计出了飞艇。飞艇的原理和气球还是差不多的,主要是利用比空气密度低的氢气,让气球悬浮在空气中。根据阿基米德公式,气球体积越大它的浮力就越大,可以拉起来的物体就越重。人们不断地加大氢气球的体积,最后都得到了大规模载人的飞艇,实现了最早的空中运输。

可随着氢气的使用范围变大,它的缺点也开始暴露。首先就是氢气可以燃烧,这个就非常危险,因为氢气球执行的都是飞行任务,一旦出问题救都救不回来。比如许多氢气球被雷劈中,当场就烧没了。如果只是燃烧就罢了,氢气中一旦混进来了氧气,浓度在4%到75.6%之间,氢气不仅会燃烧还会爆炸。氢气飞艇诞生后,发生了多次事故。

人们意识到了氢气的不安全,急于寻找一种新的气体代替氢气,氦气在这个时候走进了人们的视野。

氦气的崛起

氦元素是元素周期表里的2号元素,虽然与氢在序号上是挨着的,但是因为性质的不同,二者隔得挺远的,正如它们的发现历史,相差了100年的时间。

当时的氢气飞艇频繁发生事故,人们意识到是氢气的性质导致的,于是希望找到代替它的气体,这个气体必须拥有以下特点:

首先要比空气轻,根据化学家推断,空气的平均相对分子质量大约29,因此这个气体的相对分子质量得在29以下。

其次,性质要十分稳定,不易燃烧更不会与空气中的气体发生反应。最后就是要容易制备,才不会使飞艇的飞行成本高。

人们找了半天,最后终于找到了在19世纪末期才被发现的氦气。氦气满足前两个要求,唯独不满足第三个。氦气的制作成本在所有气体里不算便宜的,原因在于地球上的氦气很难提取,而且也不好发现。可是当时没有比氦气更好的选择了,总不能使用天然气吧?这货比氢气还危险。所以,就算氦气贵,人们还是咬咬牙将它充进了飞艇里。

氮气从此开启了自己的高价之路,一跃成为重要的战略气体。很快它的运用就不再局限于飞艇,而是扩展到了工业的方方面面。人们发现它实在是太稳定了,稳定到可以与空气中的氧气形成势不两立的局面。焊接过程中,焊条在熔融状态下与氧气发生反应,影响焊缝质量,这个时候往焊缝四周释放氦气,它既不会与焊缝发生反应,又隔绝了空气。

因为氦被用到了工业上,很快氦气的液态成为了攻克方向,将人类的科技推到了冷冻的新高度。一时间,氦气在气体中的地位仅次于氧气,成为了新的宠儿。但好景不长,氦气的屁股刚坐热,一个变化就将其从巅峰直接拉到了谷底。

气球事件

1903年,莱特兄弟发明出了飞机,并且很快就取代了飞艇成为了新的空中运输工具。飞机不管是速度、灵活度还是效率都远高于飞艇,而它的成本却比飞艇便宜,这种降维打击直接让飞艇从人类的历史中退出舞台。尤其是二战期间,飞机的技术得到了飞速发展,二战后,军用民用两开花。飞艇只能成为节日的表演者,用来拉横幅、打广告,一代飞行器沦为了小丑。

和飞艇一起跌落神坛的还有氦气,美国当初为了飞艇储备了许多氦气,现在有了飞机,这些氦气即使跌价了都卖不出去。无奈,美国克利夫兰的一个慈善组织决定在1986年9月27日放飞气球,为疾病儿童筹款,顺带处理掉这批囤积了几十年的氦气。活动当天一共放飞了140万个氦气球,一举打破当年迪士尼在自己30周年庆上放飞气球个数,成为全世界一次放飞气球最多的活动。

这140万个氦气球顿时遮天蔽日,将整个克利夫兰的天空染成了五颜六色,大家都沉浸在这个喜悦之中,丝毫没有料到之后的灾难。这些气球造成了严重的天空拥堵,让当天的航班受到了严重影响,不少航班选择绕道或者返航。并且活动当天的天气不好,放飞没多久就刮风下雨,让一部分气球落了下来,飘得地上到处都是,造成了克利夫兰局部交通瘫痪。

这还没完,这些气球很快飘到了海上,原本救援队在当天出动寻找两位失踪的渔民,结果遇到这漫天的气球海,直升机什么都看不见,救援工作无法展开。一些气球在飘扬的过程中破裂,巨大的声音惊动了野生动物和家禽家畜,造成动物的慌张乱窜,让一些人因此受伤。一时间美国的东北部鸡飞狗跳,人们怨声载道,最后这场庆典造成了巨大的损失,主办方赔得倾家荡产。当然,他们创造的这个记录没被撤销,现在都还在。可能是前车之鉴吧,再也没有人敢组织这种大型放气球活动了。

奇怪的是,美国在这次事故后宣布禁止放飞氦气球。大家都觉得奇怪,这场活动的确造成了严重的后果,可再怎么说也是一场意外,下次放的时候注意一点就行了,没必要一刀切掉吧。

其实美国彻底禁止放飞氦气球的原因,并不单纯地是因为氦气球的危险性,真正的主要原因,使氢气听了流泪,氦气听了笑出声。氦气,又要重新回归巅峰了!

重回世界之巅

根据氦的形成原理,它是全宇宙含量第二多的元素,然而在地球上,氦的含量不仅少,而且还属于不可再生资源。气球事故将氦气再次拉回大家视野,氦气的价格开始上涨,美国为了控制氦气,于是不允许氦气被广泛用在气球里,不然太浪费。

自然界中的氦都是以同位素的形势存在,因此是很好的核反应物质,核技术不仅在军事上属于顶尖,在民用上也是。二战后,核发电站开始建立,急需要大量的氦,作为反应的物质或者保护的气体。此外,氦气在治疗哮喘方面效果极佳,而美国又是一个哮喘高发的国家,这类医疗气体必须严格控制起来。

热力学上有一个绝对零度——0开尔文,即-273摄氏度,在这个温度下分子没有动能,内能最小。可是现实生活中这个温度没办法达到,只能无限接近。液体氦的温度为-268.93摄氏度,非常接近于绝对零度。因此液氦是一种非常理想的超导材料,具有极高的研究空间。

虽然飞艇已经被历史淘汰,但是氦在其他地方做到了极致,很快它成为了各国控制的一种资源物质,身价百倍。就算这个时候美国不颁布什么氦气球禁令,也没人愿意拿氦气去充气球,因为实在是太贵了!

遍布宇宙

如果一个物质在战略上取得了重要地位,那么有再多人们也无法满足,更何况氦是真的不多。只要是地球上稀缺的物质,人类就会去太空中寻找。

按照元素周期表,氦是全宇宙第二个诞生的元素,它是由氢发生核聚变得到的,常见于恒星的表面与内部,红巨星和红超巨星时期是恒星含氦量最多的时期。氦经过核聚变反应可以生成碳、铁等大质量元素。此外,地球的大气层最外圈也有一层氦气,可以考虑将其收集回收。

地球大气最外层的氦气,来自于当初的飞艇和当年人们的不规范生产。氦气是一种惰性气体,质量又比空气小很多,在进入大气后,它便朝最高层进发,过程中不与任何分子和原子发生反应,最后突破大气层带来最外围。由于地球存在磁场,一部分氦气会停留在大气层外层,另外一部分氦气逃逸到宇宙中去。

氦还存在于早期的星云,这是因为星云来自于恒星的超新星爆炸,爆炸中恒星原来的物质会被它自己甩走,只留下一颗内核。这些甩走的物质里,有天体初生所需的氢和氦,我们地球上的氦就是太阳系形成初期的物质。理论上,只要是太阳系的星体,都会存在氦。

果不其然,就在离我们最近的月球,人们发现了氦。

月球上的氦

月球上的氦主要是氦-3,这是一种氦的同位素。人类在上个世纪的登月中,采集到了大量的月球岩石,经过分析,里面含有大量的氦-3。根据估算,月球上的氦-3含量大约100万吨,而仅仅100吨的氦-3就够全世界一年使用。

虽然已经确定月球的氦-3含量,可是如何开采是一个问题。首先就是每次登月的载重量有限。以美国为例,它们的阿波罗计划将12名宇航员送上了月球,但这么多次计划只带回了380公斤的岩石样本。这里面的氦-3含量很少。人们可以朝月球发射采集器,然后从月球返回地球。可是能携带的岩石重量非常少,开采一次的成本高得吓人,带回来的那点氦-3产生的价值还不及花出去的成本。

尽管氦-3是一种很清洁的能源,月球也不缺,我们也可以前往月球开采,所有的一切都具备,挡在人们面前的是费用。也许等去往太空变为平常事情后,开采月球氦-3才会跟今天挖煤一样普通。返回搜狐,查看更多

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