氦氣的性質(zhì)在溫度較高的時(shí)候和理想氣體的性質(zhì)近似。在很大的范圍內(nèi)，均可以試用理想氣體狀態(tài)方程來進(jìn)行描述，為了更精確的描述氦氣的性質(zhì)，可以采用維里方程來對氦氣的熱力學(xué)性質(zhì)進(jìn)行計(jì)算。

專業(yè)人士對氦的熱物理性質(zhì)進(jìn)行了大量的研究，并針對氦的熱物性數(shù)據(jù)編制了大量的計(jì)算機(jī)程序。由于舊的溫度標(biāo)準(zhǔn)等的不斷更新，因此在使用年代較久，的數(shù)據(jù)時(shí)需要注意，圖3是較大溫度范圍內(nèi)氦元素的相圖。從圖4中可以看出氦的相圖和普通流體的相圖有很大的不同。作為比較，圖3是氮元素的相圖，在其相圖上只有簡單的氣液固三相。

從氦元素的相圖可以看出，氦在低溫下具有兩種不同的液體相；超流氦相（HeII）和常流氦相（HeI）,中間被一條相界面所分割，由于在相圖上其形狀類似于倒寫的希臘字母入，因此稱之為入線。超流氦是一種量子流體，常流氦，即通常的液氦，是一種普通的低溫流體，其性質(zhì)和液氦等低溫流體的性質(zhì)類似。

氦 的臨界點(diǎn)溫度和壓力分別為5.195K和0.2275Pa。氦在一個(gè)大氣壓下的沸點(diǎn)為4.2K.由于氦元素具有很小的分子質(zhì)量和分子間引力，所以其具有很大的零點(diǎn)能，它甚至在0K時(shí)仍然保持液體狀態(tài)，具有在很高的壓力下，同時(shí)降低溫度時(shí)，它才轉(zhuǎn)變成固體，從圖3可以看出只有壓力大于2.5Mpa時(shí)，才有可能將其轉(zhuǎn)變?yōu)楣腆w狀態(tài)的氦，并且在氦元素的相圖刪，不存在固相和氣相的相界面，即無升華曲線。值得一提的是，近來對于固態(tài)氦的研究取得了突破性的進(jìn)展。