Cryogenics, production and application of low-temperature phenomena.
Encyclopædia Britannica, Inc.
kryogeniske temperaturområde har blitt definert som fra -150 °C (-238 °F) til absolutte nullpunkt (-273 °C eller -460 °F), den temperaturen som molekylær bevegelse kommer så nært som teoretisk er mulig å slutte helt. Kryogeniske temperaturer er vanligvis beskrevet i absolutte eller Kelvin-skalaen, der absolutte nullpunkt er skrevet som 0 K, uten en grad tegn. Konvertering fra Celsius til Kelvin-skalaen kan gjøres ved å legge til 273 til Celsius-skalaen.,
Kryogeniske temperaturen er betydelig lavere enn de som er oppstått i ordinære fysiske prosesser. På disse ekstreme forhold, slike egenskaper av materialer som styrke, varmeledning, formbarhet, og elektrisk motstand er endret på måter som både teoretisk og kommersiell betydning. Fordi varme er opprettet av tilfeldig bevegelse av molekyler, materialer ved kryogene temperaturer er så nær opp til en statisk og svært bestilt staten som er mulig.,
Cryogenics hadde sin begynnelse i 1877, året som oksygen ble først avkjøles til det punktet hvor det ble en væske (-183 °C, 90 K). Siden da har den teoretiske utviklingen av cryogenics har vært koblet til vekst i evnen til kjøleanlegg. I 1895, da den hadde blitt mulig å nå temperaturer så lavt som 40 K, luften var flytende og delt inn i dets hovedkomponenter; i 1908 helium var flytende (4.2 K). Tre år senere tilbøyelighet til mange svært underkjølte metaller for å miste all motstand til elektrisitet—fenomenet kjent som superleder—ble oppdaget., Av 1920-tallet og 1930-tallet temperaturer nær absolutt null ble nådd, og av 1960 laboratorier kunne produsere temperaturer på 0.000001 K, en milliondel av en grad Kelvin over absolutt null.
Temperaturer under 3 K er primært brukes for laboratoriearbeid, spesielt forskning på egenskapene til helium. Helium liquefies på 4.2 K, bli hva som er kjent som helium I. 2.,19 K, men det brått blir helium II, en væske med en slik lav viskositet, at det kan bokstavelig talt krype opp på siden av et glass og flyt gjennom mikroskopiske hull for små til å tillate passasje av vanlige væsker, inkludert helium I. (Helium jeg og helium II er, selvfølgelig, kjemisk identiske.) Denne eiendommen er kjent som superfluidity.
De viktigste kommersielle anvendelsen av kryogene lng-teknikker er lagring og transport av flytende naturgass (LNG), en blanding som hovedsakelig består av metan, etan og andre brennbare gasser., Naturlig gass som er flytende ved 110 K, forårsaker den til å inngå kontrakt til 1/600th av sitt volum ved romtemperatur og gjør det tilstrekkelig kompakt, rask transport i spesielt isolert tankskip.
Veldig lave temperaturer er også brukt til å bevare mat, enkelt og rimelig. Produserer er plassert i en lukket tank og sprøytes med flytende nitrogen. Nitrogen umiddelbart fordamper, absorberer varmen innhold av råvarer.
I cryosurgery en lav-temperatur skalpell eller sonde kan brukes til å fryse usunn vev. Den resulterende døde celler blir deretter fjernet gjennom normale kroppslige prosesser., Fordelen med denne metoden er at frysing av vev heller enn å kutte det gir mindre blødning. En skalpell som er kjølt med flytende nitrogen er brukt i cryosurgery; det har vist seg å være vellykket i å fjerne mandlene, hemorroider, vorter, grå stær, og noen svulster. I tillegg er tusenvis av pasienter som har blitt behandlet for Parkinsons sykdom ved å fryse de små områdene av hjernen som antas å være ansvarlig for problemet.
anvendelsen av cryogenics har også utvidet til romfartøy. I 1981 USA, romfergen Columbia ble lansert ved hjelp av flytende hydrogen/flytende oksygen drivmidler.
de spesielle egenskapene til materialer avkjølt til ekstreme temperaturer, superleder er det viktigste. Daglig program har vært i byggingen av superledende electromagnets for partikkel-aktiviteter. Disse store forskningsinstallasjoner krever en slik kraftig magnetisk felt som vanlig electromagnets kan være smeltet av strømmen som kreves for å generere feltene., Flytende helium kjøles ned til ca 4 K kabelen gjennom som strømmer, slik at mye sterkere strøm til å flyte uten genererer varme ved motstand.