Properties of cryogens

Cryogen			³He	⁴He	e-H₂	n-H₂	e-D₂	n-D₂	Ne	N₂	Air	CO	Ar	O₂	CH₄	Kr
Molecular Weight	M	kg/kmol	3,016	4,0026	2,0159	2,0159	4,0282	4,0282	20,183	28,013	28,96	28	39,948	31,999	16,043	83,8
Normal Boiling Point (1,01285 bar)	T_b	K	3,19	4,222	20,27	20,397	23,64	23,67	27,102	77,348	78,8 fl. 81,8 dpf	81,67	87,26	90,188	111,67	119,74
Critical Point
Temperature	T_c	K	3,33	5,22	32,98	33,24	38,26	38,35	44,39	125,98	132,5	132,91	150,68	154,78	190,7	209,7
Pressure	p_c	bar	1,16	2,3	12,93	12,98	16,49	16,65	27,21	33,93	37,69	34,99	48,63	50,8	46,4	54,83
RT_cr_c/Mp_c	z_c	-	3,308	3,262	3,304	3,179	3,2	3,202	3,25	3,426	3,528	3,397	3,424	3,008	2,942	3,448
T_b/T_c	-	-	0,96	0,81	0,61	0,61	0,62	0,62	0,61	0,62	0,6 fl. 0,62 dpf	0,62	0,58	0,59	0,52	0,57
Triple Point				l-Point
Temperature	T_t	K		2,173	13,8	13,956	18,69	18,73	24,559	63,148		68,09	83,82	54,361	90,67	115,94
Pressure	p_t	mbar		50,52	70,4	72	171,3	171,5	433	126,1		153,7	687,5	1,52	116,7	731,9
			³He	⁴He	e-H₂	n-H₂	e-D₂	n-D₂	Ne	N₂	Air	CO	Ar	O₂	CH₄	Kr
Density
Gas, 273K, 1bar	ρ_N	kg/m³	0,13272	0,17614	0,08868	0,08868	0,1773	0,1773	0,8881	1,2342	1,2759	1,2337	1,7566	1,4101	0,7089	3,696
Critical Point	ρ_c	kg/m³	41,8	69,5	31,4	30,1	66,9	67,4	483,5	311	350	301	530,8	380	138,1	908,5
Vapour at T_b	ρ''	kg/m³	27,3	17,2	13,4	13,3			9,46	4,59	4,485	4,445	5,72	4,44	1,825	8,33
Liquid at T_b	ρ'	kg/m³	58,9	124,8	70,8	70,8	166	166	1204	804,2	873,9	793	1399	1140	424	2413
Solid at T_t	ρ_t	kg/m³			87					946			1622
At Zero Point T=0, p=0	ρ₀	kg/m³		146	88,4				1442	1137			1707	1568		3186
Vol.Gas 273K, 1bar from 1m³ Liquid	ρ'/ρ_N	m³/m³	444	709	798	798	937	937	1356	652	685	643	795	808	598	653
Latent Heat
Evaporation at T_b	l_e	kJ/kg	15,87 (at 1,65K)	20,91	446,5	448,3	303,6	304,4	87,2	199,1	205,2	215,9	163,2	213,1	510,3	107,7
Melting at T_t	l_m	kJ/kg		5,22 (103bar)	58,04	58,04	48,91	48,91	16,6	25,73		29,86	29,44	13,88	58,72	19,52
Evapor.-Entropy	Ml_e/T_s	kJ/kmolK	14,9	19,9	44,4	44,4	51,6	51,6	64,6	72	74	74	74,6	74,5	73,5	75,2
			³He	⁴He	e-H₂	n-H₂	e-D₂	n-D₂	Ne	N₂	Air	CO	Ar	O₂	CH₄	Kr
Specific Heat Capacity
Gas, 273K, 1bar	c_p	kJ/kgK	6,89	5,233		14,21		7,25	1,03	1,042	1,006	1,042	0,521	0,918	2,235	0,248
Vapour at T_b	c_p	kJ/kgK	6,89	5,23	10,31	10,31	5,18	5,16	1,03	1,039	1,002	1,036	0,521	0,909	1,87	0,248
Liquid at T_b	c_p	kJ/kgK		4,41	9,3	9,28	6,5	6,12	1,84	2,03	1,96	2,21	1,05	1,7	3,42	0,538
Solid at T_t	c_p	kJ/kgK			2,9	3,03	2,96	2,88	1,302	1,691			0,833	1,444		0,428
Debye-Temperature	Θ_D	K		29 (T<0,7K)			89 (T<13K)	89 (T<12K)	64 (T<12K)	68 (T<20K)			80 (T<10K)	90,9 (T<15K)		63 (T<10K)
c_p/c_v, 1bar, 300K	κ	-	1,66	1,66	1,405	1,405	1,4	1,4	1,668	1,401	1,4017	1,401	1,67	1,396	1,3	1,689
Vapour Enthalpy	h₃₀₀-h_{T_b}	kJ/kg		1541,8		3509,5			283,46	233,8	223,2	228,8	111,3	193,2	403,5
Minimale Liquefaction Energy	e_L	kJ/kg		6819		12019			1376	766	738	756	480	638	1109
			³He	⁴He	e-H₂	n-H₂	e-D₂	n-D₂	Ne	N₂	Air	CO	Ar	O₂	CH₄	Kr
Dielectric Constant
Gas, 273K, 1bar	ε-1	10^-4		0,728		2,64			1,274	5,87	5,89	6,1	5,5	5,3		7,6
Vapour at T_b	ε-1	10^-3		6,18	3,87				1,29	2,08			1,75	1,56
Liquid at T_b	ε	-		1,0492	1,225				1,188	1,4318			1,52	1,4837	1,68
Solid at T_t	ε	-			1,248					1,514				1,594
Surface Tension at T_b	σ	10^-3J/m²	0,0088	0,093		1,91			4,8	8,8		9,4	10,9	13,6	14
Viscosity
Gas, 273K, 1bar	η	10^-7kg/ms	161	185,5		84		118,9	296,2	166,3	171	165,5	209,8	191,9	93,3	233
Gas at T_c, 1bar	η	10^-7kg/ms		13,2		17,5		26,8	74,8	86,2	92	88	123,1	115	74,5	182
Vapour at T_b	η	10^-7kg/ms	12,1	13		11		17	46	55	55	54,3	73	70	44,5
Liquid at T_b	η	10^-7kg/ms	19	35	133	124		297	1240	1650	1700	1700	2760	1900	980	1600
Heat Conductivity
Gas, 273K, 1bar	λ	10^-3W/mK		143	175	168		131	46,1	24	24,1	23,1	16,4	24,5	30,3	8,78
Gas at T_c, 1bar	λ	10^-3W/mK		10,9	25	25				12,6	12,2	11,7	10,1	14	19
Vapour at T_b	λ	10^-3W/mK	13	9	15,8	15,8				7,5	7,6	7,1	6,5	8,1	9
Liquid at T_b	λ	10^-3W/mK	17	27,2	119	119	134	134	113	139,8	142	140	125	148	193
Cryogen			³He	⁴He	e-H₂	n-H₂	e-D₂	n-D₂	Ne	N₂	Air	CO	Ar	O₂	CH₄	Kr

from: R.A. HAEFER: Kryo-Vakuumtechnik: Grundlagen und Anwendungen, Springer-Verlag, Berlin 1981.

G. Perinic 01.04.2004 (Questions/comments to Goran.Perinic@cern.ch)