Criogenia - este știința care studiază crearea și impactul temperaturilor foarte scăzute. Cuvântul în sine provine din cuvântul grecesc „Krios“ care înseamnă „rece“ și „genetice“ - „pentru a face“ înseamnă Prin această definiție, termenul poate fi utilizat pentru a indica toate temperaturi sub punctul de îngheț al apei (0 ° C). Cu toate acestea, în 1894, profesorul Kamerlingh Onnes, Universitatea din Leiden, Olanda, primul care a folosit acest cuvânt pentru a descrie arta și știința de a crea o temperatură mult mai mică. El a folosit termenul „criogenice“ în ceea ce privește gazele permanente reduse, cum ar fi oxigen, azot, hidrogen și heliu. Câțiva ani mai devreme (în 1887 un an) de oxigen a fost stabilit într-o stare lichidă la -183 ° C, iar lichefierea cursa de gaze permanente rămase la temperaturi mai scăzute au continuat. Metodele care au fost utilizate în producerea unor astfel de temperaturi joase sunt destul de diferite de cele utilizate anterior în mai multe fabricarea de gheață artificială. În special, schimbătoare de căldură eficiente sunt necesare pentru a atinge temperaturi foarte scăzute. De-a lungul anilor, termenul „criogenie“ este cel mai des utilizat pentru a se referi la temperaturi sub aproximativ -150 ° C
În conformitate cu legile termodinamicii, există o limită mai mică temperatură care poate fi atinsă este cunoscut sub numele de zero absolut. La zero absolut, moleculele sunt la cel mai scăzut nivel, dar în starea de energie finală. Realizarea zero absolut este imposibilă, deoarece cantitatea de consumul de energie necesar tinde la infinit. Cu toate acestea, au fost atinse temperaturi mai puțin de o zecime de un miliard de grade peste zero absolut. Zero absolut este scală de temperatură absolută sau termodinamică zero. Acesta este egal cu -273,15 ° C sau -459,67 F. scară absolută metrice sau SI (sistem internațional) este cunoscut ca scara Kelvin, care este o unitate de măsură - Kelvin (nu Kelvin) notată K, care are aceeași valoare ca și gradul de Celsius. Astfel, 0 ° C este egal cu 273,15 K. engleză scară absolută, cunoscut sub numele de scara Rankine (-R notația), are aceleași rate de diviziune ca scara Fahrenheit. zona criogenice Kelvin este adesea considerat că, în cazul în care temperatura este sub aproximativ 120 K (-153 ° C). Gaze permanente comune menționate anterior, se deplasează la presiunea atmosferică din gazoasă la starea lichidă la temperaturile indicate în tabelul 1, se face referire la punctul de fierbere în condiții normale. Aceste lichide sunt cunoscute sub numele criogenice.
Criogenică (K) (° C) (° C) (° F)
Metanul 111,7 -161,5 201,1 -258,6
Oxigen 90,2 -183,0 162,4 -297,3
Azot 77,4 -195,8 139,3 -320,4
Hidrogen 20.3 -252.9 -423.2 36.5
Heliu 4.2 -269.0 -452.1 7.6
zero, 0 0 -273.15 -459.67
Cu răcire în continuare heliu la 2,17 K sau mai puțin, acesta devine un lichid superfluid cu proprietăți foarte neobișnuite asociate cu prezența unui
quantum-mecanice condiție. De exemplu, heliu are viscozitate zero și formează un strat subțire care se poate strecura în sus și peste zid într-un vas deschis, cum ar fi un pahar de laborator, și să se scurgă în jos până când temperatura recipientului este sub 2,17 K.
Măsurarea temperaturilor criogenice necesită tehnici nu foarte familiare publicului larg. Termometrele convenționale cu mercur sau congela alcool la astfel de temperaturi scăzute și devin inutile. termorezistență Platinum are o funcționalitate distinctă a rezistenței electrice în funcție de temperatură, și este de obicei folosit pentru măsurarea temperaturii corecte, inclusiv temperaturi criogenice până la aproximativ 20 K. materiale semiconductoare specifice precum kaklegirovannoy germaniul pot fi de asemenea folosite ca termometre electrice rezistență pentru a măsura temperatura sub 1 K și, cu condiția să utilizeze o gamă de calibrare. Aceste termometre secundare sunt calibrate de termometrul primar care utilizeaza legile fundamentale ale fizicii, în care modul variabile fizice cunoscute modificări teoretice cu temperatură.
La crearea temperaturi criogenice aproape întotdeauna utilizate în procesele de compresie și expansiune a gazelor. Într-un proces tipic, aerul lichefiere de aer comprimat, prin care acesta este încălzit, este lăsat să se răcească la temperatura camerei, în timp ce încă sub presiune. Aerul comprimat este răcit în continuare într-un schimbător de căldură înainte de a fi lăsat să se destindă înapoi la presiunea atmosferică. Procesul de expansiune răcește aerul, și o porțiune trece în stare lichidă. Partea rămasă a gazului răcit este returnat prin cealaltă parte a schimbătorului de căldură în cazul în care acesta este pre-răcește aerul, care se află sub presiune ridicată, care este alimentat înapoi înainte de a reveni la compresor. Porțiunea lichidă este de obicei supus distilării pentru producerea de oxigen lichid, azot lichid și argon lichid. Alte gaze cum ar fi heliu, sunt utilizate într-un proces similar, pentru a crea o temperatură chiar mai mici, dar mai multe etape de expansiune sunt necesare.
Criogenia are multe aplicații. lichide criogenice, cum ar fi oxigen, azot, argon, este adesea utilizat în scopuri industriale si medicale. Rezistența electrică a majorității metalelor scade cu scăderea temperaturii. Anumite metale își pierd rezistența electrică sub o anumită temperatură de tranziție și să devină supraconductori. bobine electromagnetice de sârmă de astfel de metal pot produce câmpuri magnetice ridicate fără izolarea termică și fără consum de energie, de îndată ce câmpul este setat, iar metalul rămâne rece. Aceste metale - de obicei, aliaje de niobiu, răcită la 4,2 K este utilizat pentru sisteme de magneți, imagistica prin rezonanta magnetica (IRM), in cele mai multe spitale.
Supraconductibilitatea anumitor metale a fost descoperit în 1911 Onnes, dar din 1986 au identificat o altă clasă de materiale cunoscute sub numele de superconductoare la temperaturi ridicate la temperaturi semnificativ mai mari - este în prezent aproximativ 145 K. Ele sunt un tip de ceramică, și datorită din cauza proprietăților lor fragile, ele sunt mult mai complicate pentru fabricarea cablurilor pentru magneți.
O altă metodă de aplicare este de a îngheța rapid anumite alimente și conservarea unor materiale biologice, cum ar fi lichidul seminal de animale, precum și de sânge, țesuturi și embrioni. Practica corpului uman congelat după moartea sa, în speranța renașterii sale ulterioare cunoscut sub numele de Criogenia, dar nu este acceptat de utilizarea științifică a criogenie. Congelarea părți ale corpului pentru a elimina tesut nedorit numit crioterapie. Folosit pentru tratarea cancerului și leziuni ale pielii, colul uterin, uter, prostata si ficat.