超流動性普通液體的粘滯度隨溫度的下降而增高，與此不同，HeⅠ的粘滯度在溫度下降到2.6K左右時，幾乎與溫度無關(guān)，其數(shù)值約為3×10-6帕秒，比普通液體的粘滯度小得多。在2.6K以下，HeⅠ的粘滯度隨溫度的降低而迅速下降。HeⅡ的粘滯度在λ點以下的溫度時立刻降至非常小的值(＜10-12帕秒)，這種幾乎沒有粘滯性的特性稱為超流動性。用粗細不同的毛細管做實驗時，發(fā)現(xiàn)流管愈細，超流動性就愈明顯，在直徑小于10-5厘米的流管中，流速與壓強差和流管長度幾乎無關(guān)，而僅取決于溫度，流動時不損耗動能。

對HeⅡ性質(zhì)的理論研究先由F.倫敦作出。4He原子是自旋為整數(shù)的玻色子，倫敦把HeⅡ看成是由玻色子組成的玻色氣體，遵守玻色統(tǒng)計規(guī)律，玻色統(tǒng)計允許不同粒子處于同量子態(tài)中。倫敦證明了存在個臨界溫度Tc，當溫度低于Tc時，些粒子會同時處于零點振動能狀態(tài)(即基態(tài))，稱為凝聚，溫度愈低，凝聚到零點振動能狀態(tài)的粒子數(shù)就愈多，在對零度時，全 部粒子都凝聚到零點振動能狀態(tài)，以上現(xiàn)象稱為玻色-愛因斯坦凝聚。L.蒂薩認為HeⅡ的超流動性起因于玻色-愛因斯坦凝聚。由于已凝聚到基態(tài)的HeⅡ原子具有低的零點振動能，故有大的平均自由程，能夠幾乎無阻礙地通過細的毛細管。蒂薩先提出二流體型，后來L.D.朗道修正和補充了此模型。二流體模型認為HeⅡ由兩部分立的、可互相滲透的流體組成，種是處于基態(tài)的凝聚部分，熵等于零，無粘滯性，是超流體；另種是處于激發(fā)態(tài)(未凝聚)的正常流體，熵不等于零，有粘滯性。兩種流體的密度之和等于HeⅡ的總密度，溫度降至λ點時，正常流體開始部分地轉(zhuǎn)變?yōu)槌黧w，溫度愈低，超流體的密度愈大，而正常流體的密度則愈小，在對零度時，所有原子都處于凝聚狀態(tài)，流體均為超流體。利用這個二流體模型可解釋關(guān)于液氦的許多力學和熱學性質(zhì)。

熱傳導HeⅠ具有普通流體的導熱率，因而當減小壓強時，液氦出現(xiàn)激烈的沸騰現(xiàn)象。HeⅡ的導熱率要比HeⅠ高出106倍，比銅高出104倍。當溫度越過λ點，HeⅠ轉(zhuǎn)變?yōu)镠eⅡ時，液氦從很壞的熱導體突然變?yōu)榈侥壳盀橹购玫臒釋w。由于HeⅡ的導熱率異乎尋常地高，其內(nèi)部不可能出現(xiàn)溫差，因而內(nèi)部不可能汽化，即不能沸騰。當利用抽氣方法減低蒸氣壓時，開始階段出現(xiàn)激烈的沸騰，溫度降低至λ點以下時，HeⅠ轉(zhuǎn)變?yōu)镠eⅡ，沸騰突然停止，液面平靜如鏡，汽化只發(fā)生在液面。正常流體的導熱率與溫度梯度無關(guān)，純粹是反映物質(zhì)性質(zhì)的量，但HeⅡ的導熱率卻與溫度梯度甚至容器的幾何形狀有關(guān)。

氦膜任何與HeⅡ接觸的器壁上覆蓋層液膜，液膜中只包含無粘滯性的超流體成分，稱為氦膜。氦膜的存在使液氦能沿器壁向盡可能低的位置移動。將空的燒杯部分地浸于HeⅡ中時，燒杯外的液氦將沿燒杯外壁爬上杯口，并進入杯內(nèi)，直至杯內(nèi)和杯外液面持平。反之，將盛有液氦的燒杯提出液氦面時，杯內(nèi)液氦將沿器壁不斷轉(zhuǎn)移到杯外并滴下。液氦的這種轉(zhuǎn)移的速率與液面高度差、路程長短和障壁高度無關(guān)。

熱效應(yīng)包括機-熱和熱-機兩種效應(yīng)。盛有液氦的兩個容器用細的毛細管C連通，注入液氦，溫度低于λ點，右側(cè)液面高于左側(cè)，形成壓強差Δp.液氦中低熵超流成分能從右側(cè)通過毛細管轉(zhuǎn)移到左側(cè)，而高熵的正常成分不能通過毛細管。這導致右側(cè)液氦的熵增加，左側(cè)的熵減少，這意味著右側(cè)溫度升高而左側(cè)溫度降低。這種由機械力引起的熱量遷移稱為機-熱效應(yīng)。機-熱效應(yīng)的逆過程稱為熱-機效應(yīng)。右側(cè)液氦受熱后(吸熱Q)，低熵的超流成分減少，左側(cè)液氦中的超流成分通過毛細管流向右側(cè)，而正常成分不能通過毛細管，這導致右側(cè)液面升高形成壓強差。熱-機效應(yīng)的“噴泉”裝置。帶毛細管噴嘴的無底玻璃管的填充金剛砂粉末P，用棉花C塞住底部，浸入液氦中。用光照射玻璃管，使管內(nèi)的液氦溫度升高，超流成分激發(fā)成正常成分。管外的超流成分通過棉花塞向管內(nèi)轉(zhuǎn)移，形成內(nèi)外壓強差，液氦從噴嘴噴出。

第二聲波普通流體中的聲波是由密度交替變化形成的，稱密度波。1941年朗道發(fā)展了量子液體的流體動力學，預言在HeⅡ中除普通密度波(稱第聲波)外，還存在另種聲波，它是由液氦中超流成分(低熵，溫度較低)與正常流體成分(高熵，溫度較高)的相對運動形成的，稱為溫度波或熵波(第二聲波)。實驗證實了溫度波的存在。

3He是4He的同位素，在天然氦中所占比例小于10-7，通過人工核反應(yīng)可得足夠數(shù)量的3He.3He的臨界溫度和臨界壓強分別為3.34K和1.17大氣壓。與4He樣，在常壓下液態(tài)3He不會固化，在對零度附近需加34個大氣壓才能固化。1972年，D.D.奧舍羅夫等人在2mK低溫下發(fā)現(xiàn)了兩個3He的液態(tài)新相，分別稱為3He-A和3He-B，它們均為超流態(tài)。液態(tài)3He和4He在0.87K以上溫度時完全互溶，在該溫度以下則分離成兩相，按3He所占比例的多少分別稱為濃相(含3He較多)和稀相(含3He較少)，濃相浮于稀相之上(因3He比4He輕)。3He原子從濃相通過界面進入稀相時要吸熱，這就是稀釋致冷機的工作原理(見超低溫技術(shù))。3He原子的電子總自旋為零，核自旋為1/2，故與電子樣屬費米子，遵守費米-狄拉克統(tǒng)計，液態(tài)3He稱為費米液體，正常態(tài)的液態(tài)3He的性質(zhì)可用朗道的費米液體理論描述。

在本世紀初的幾十年里，各國都在尋找氦氣資源，在當時主要是為了充飛艇。但是到了今天，氦不僅用在飛行上，科學研究，現(xiàn)代化工業(yè)技術(shù)，都離不開氦，而且用的常常是液態(tài)的氦，而不是氣態(tài)的氦。液態(tài)氦把人們引到個新的域——低溫。

在液態(tài)空氣的溫度下，氦和氖仍然是氣體；在液態(tài)氫的溫度下，氖變成了固體，可是氦仍然是氣體。