1. Pre-raffreddamento: Il gas elio viene consumato per la prima volta a circa 20 K (-253,15 ° C o -423,67 ° F) usando un pre-cooler. Questo può essere ottenuto utilizzando azoto liquido o altri refrigeranti.
2. Espansione di Joule-Thomson: Il gas di elio raffreddato viene quindi passato attraverso un dispositivo speciale chiamato valvola Joule-Thomson. Questa valvola crea un calo improvviso di pressione, causando l'andare e raffreddare ulteriormente il gas. L'elio, tuttavia, ha una temperatura di inversione di 40 K, il che significa che si raffredderà ulteriormente attraverso questo processo se è già al di sotto di quella temperatura.
3. Ulteriori raffreddamento: Per scendere al di sotto della temperatura di inversione, è necessario un metodo di raffreddamento diverso. Questo è in genere ottenuto usando un criocooler o frigorifero a tubo a impulsi . Questi dispositivi utilizzano vari principi termodinamici per ottenere temperature inferiori a 4 K.
4. Condensa: Una volta che il gas elio raggiunge il suo punto di ebollizione (4,2 K o -268,95 ° C o -452,11 ° F), si condenserà in uno stato liquido.
5. Archiviazione: L'elio liquido è in genere immagazzinato in rugiadri specializzati, che sono contenitori a vuoto a doppia parete progettati per ridurre al minimo il trasferimento di calore.
Punti chiave:
* Le temperature basse sono essenziali: L'elio ha un punto di ebollizione molto basso, quindi raggiungere quelle temperature è cruciale per la liquefazione.
* Anche la pressione è importante: L'applicazione della pressione sul gas elio può aiutare a promuovere la liquefazione riducendo il volume e aumentando la densità.
* È necessaria un'attrezzatura speciale: Il processo richiede attrezzature specializzate come valvole Joule-Thomson, criocooler e Dewars per mantenere e gestire temperature estremamente basse.
Applicazioni di elio liquido:
* Ricerca scientifica: L'elio liquido viene utilizzato per raffreddare i magneti superconduttori in macchine MRI, acceleratori di particelle e altri strumenti scientifici.
* Imaging medico: La risonanza magnetica (risonanza magnetica) si basa su magneti superconduttori che vengono raffreddati con elio liquido.
* Altre applicazioni: L'elio liquido viene utilizzato anche nella ricerca a bassa temperatura, alla criogenica e ad alcuni processi industriali.
L'elio liquefatto è un processo complesso e ad alta intensità di energia, ma è fondamentale per una vasta gamma di applicazioni in scienze, medicine e industria.
