Cryogenics, production and application of low-temperature phenomena.
Encyclopædia Britannica, Inc.
kryogeeninen lämpötila-alue on määritelty päässä -150 °C (-238 °F) absoluuttista nollapistettä (-273 °C tai -460 °F), lämpötila, jossa molekyylien liike tulee mahdollisimman lähelle teoriassa mahdollista lopettaa kokonaan. Kryogeeniset lämpötilat kuvataan yleensä absoluuttisessa tai Kelvin-asteikossa, jossa absoluuttinen nolla kirjoitetaan 0 K ilman astemerkkiä. Muuntaminen Celsius Kelvin-asteikolla voidaan tehdä lisäämällä 273 Celsius mittakaavassa.,
kryogeeniset lämpötilat ovat huomattavasti alhaisemmat kuin tavallisissa fysikaalisissa prosesseissa. Näissä äärimmäisissä olosuhteissa, kuten materiaalien ominaisuuksia kuten voimaa, lämmönjohtavuus, sitkeys, ja sähkövastus ovat muuttuneet tavoilla, sekä teoreettisen ja kaupallista merkitystä. Koska lämpöä syntyy molekyylien satunnaisliikkeestä, kryogeenisissä lämpötiloissa olevat materiaalit ovat mahdollisimman lähellä staattista ja erittäin tilattua tilaa.,
Kryogeniikka sai alkunsa vuonna 1877, vuosi, että happea oli ensin jäähtynyt siihen pisteeseen, jossa se tuli nestettä (-183 °C, 90, K). Sittemmin teoreettinen kehitys kryogeniikka on kytketty kasvu valmiudet jäähdytysjärjestelmät. Vuonna 1895, kun se oli tullut mahdolliseksi päästä niinkin alhaisissa lämpötiloissa kuin 40 K, ilma oli nesteytetty ja erottaa sen tärkeimmät osat; vuonna 1908 helium oli nesteytetty (4.2 K). Kolme vuotta myöhemmin taipumus monet alijäähtynyttä metallien menettää kaiken vastarinnan, sähkö—ilmiö tunnetaan suprajohde—löydettiin., Vuoteen 1920-ja 1930-luvulla lämpötiloissa lähellä absoluuttista nollapistettä saavutettiin, ja 1960 laboratorioiden voisi tuottaa lämpötiloja 0.000001 K, miljoonasosa astetta Kelviniä absoluuttisen nollapisteen yläpuolella.
Lämpötila on alle 3 K käytetään pääasiassa laboratorio-työ, varsinkin tutkimus ominaisuuksia heliumia. Helium nesteytyy 4,2 K: n lämpötilassa ja muuttuu helium I: ksi 2.,19 K, kuitenkin, se tulee äkillisesti helium II, neste, kuten alhainen viskositeetti, että se voi kirjaimellisesti ryömiä ylös puoli lasi ja virtaus mikroskooppisia reikiä liian pieni, jotta kulku tavallisten nesteiden, mukaan lukien helium I. (Helium ja helium II ovat, tietenkin, kemiallisesti identtisiä.) Tämä ominaisuus tunnetaan nimellä superfluidity.
tärkein kaupallinen sovellus kryogeeniset kaasun nesteyttäminen tekniikoita on varastointi ja kuljetukset nesteytetyn maakaasun (LNG), seos, joka koostuu pääosin metaanista, etaanista ja muita palavia kaasuja., Maakaasu on nesteytetty 110 K, aiheuttaa se supistumaan 1/600th sen tilavuus huoneenlämmössä ja tehdä se riittävän kompakti swift liikenne erityisesti eristetty säiliöalukset.
hyvin matalia lämpötiloja käytetään myös ruoan säilyttämiseen yksinkertaisesti ja edullisesti. Product sijoitetaan suljettuun säiliöön ja ruiskutetaan nestemäisellä typellä. Typpi höyrystyy välittömästi, absorboivat lämpöä sisältöä tuottaa.
kryokirurgiassa matalan lämpötilan skalpellilla tai luotaimella voidaan jäädyttää epäterveellistä kudosta. Tuloksena kuolleet solut poistetaan normaalien ruumiillisten prosessien kautta., Menetelmän etuna on, että kudoksen jäädyttäminen sen leikkaamisen sijaan tuottaa vähemmän verenvuotoa. Kryokirurgiassa käytetään nestemäisellä typellä jäähdytettyä skalpellia; se on osoittautunut menestykselliseksi nielurisojen, peräpukamien, syylien, kaihien ja joidenkin kasvainten poistamisessa. Lisäksi tuhansia potilaita on hoidettu Parkinsonin taudin jäädyttäminen pieni aivojen alueilla uskotaan olevan vastuussa ongelma.
kryogeniikan käyttö on laajentunut myös avaruusajoneuvoihin. Vuonna 1981 Yhdysvalloissa., avaruussukkula Columbia laukaistiin nestemäisten vety – / nestehappipropellanttien avulla.
äärimmäisiin lämpötiloihin jäähdytettyjen materiaalien erityisominaisuuksista suprajohtavuus on tärkein. Sen pääasiallinen sovellus on ollut hiukkaskiihdyttimien suprajohtavien sähkömagneettien rakentaminen. Nämä suuret tutkimuslaitokset vaativat niin voimakkaita magneettikenttiä, että tavanomaiset sähkömagneetit voitaisiin sulattaa virtausten avulla, joita tarvitaan kenttien tuottamiseen., Nestemäinen helium jäähdyttää noin 4 K kaapeli, jonka kautta virtaukset virtaus, jolloin paljon vahvempi, virtaukset virtaa ilman tuottavat lämpöä vastarintaa.