Cryogenics, production and application of low-temperature phenomena.
Encyclopædia Britannica, Inc.
La temperatură criogenică gama a fost definit ca de la -150 °C (-238 °F) până la zero absolut (-273 °C sau -460 °F), temperatura la care mișcarea moleculară, se apropie pe cât posibil, teoretic, de a înceta complet. Temperaturile criogenice sunt de obicei descrise în scara absolută sau Kelvin, în care zero absolut este scris ca 0 K, fără un semn de grad. Conversia de la Celsius la scara Kelvin se poate face prin adăugarea de 273 la scara Celsius.,temperaturile criogenice sunt considerabil mai mici decât cele întâlnite în procesele fizice obișnuite. În aceste condiții extreme, proprietățile materialelor precum rezistența, conductivitatea termică, ductilitatea și rezistența electrică sunt modificate atât în moduri de importanță teoretică, cât și comercială. Deoarece căldura este creată de mișcarea aleatorie a moleculelor, materialele la temperaturi criogenice sunt cât se poate de aproape de o stare statică și foarte ordonată.,
Criogenia a început în 1877, anul în care oxigenul a fost răcit pentru prima dată până la punctul în care a devenit lichid (-183 °c, 90 K). De atunci, dezvoltarea teoretică a criogenicii a fost legată de creșterea capacității sistemelor de refrigerare. În 1895, când a devenit posibil să se atingă temperaturi de până la 40 K, aerul a fost lichefiat și separat în componentele sale majore; în 1908 heliul a fost lichefiat (4,2 K). Trei ani mai târziu, a fost descoperită tendința multor metale supracoate de a pierde toată rezistența la electricitate—fenomenul cunoscut sub numele de supraconductivitate., Până în anii 1920 și 1930 s-au atins temperaturi apropiate de zero absolut, iar până în 1960 laboratoarele ar putea produce temperaturi de 0,000001 K, o milionime de grad Kelvin peste zero absolut.obține un abonament Britannica Premium și obține acces la conținut exclusiv. Aboneaza-te acum
temperaturile sub 3 K sunt utilizate în principal pentru munca de laborator, în special pentru cercetarea proprietăților heliului. Heliul lichefiază la 4,2 K, devenind ceea ce este cunoscut sub numele de heliu I. La 2.,19 K, cu toate acestea, devine brusc heliu II, un lichid cu o vâscozitate atât de scăzută încât se poate târî literalmente pe partea laterală a unui pahar și poate curge prin găuri microscopice prea mici pentru a permite trecerea lichidelor obișnuite, inclusiv heliul I. (heliul I și heliul II sunt, desigur, identice din punct de vedere chimic.) Această proprietate este cunoscută sub numele de superfluiditate.cea mai importantă aplicație comercială a tehnicilor de lichefiere a gazelor criogenice este depozitarea și transportul gazului natural lichefiat (GNL), un amestec compus în mare parte din metan, etan și alte gaze combustibile., Gazul natural este lichefiat la 110 K, făcându-l să se contracte la 1/600 din volumul său la temperatura camerei și făcându-l suficient de compact pentru transportul rapid în cisterne special izolate.temperaturile foarte scăzute sunt, de asemenea, utilizate pentru conservarea alimentelor simplu și ieftin. Produsul este plasat într-un rezervor sigilat și pulverizat cu azot lichid. Azotul se vaporizează imediat, absorbind conținutul de căldură al produsului.în criochirurgie, un bisturiu sau o sondă cu temperatură scăzută poate fi utilizat pentru a îngheța țesuturile nesănătoase. Celulele moarte rezultate sunt apoi îndepărtate prin procese corporale normale., Avantajul acestei metode este că înghețarea țesutului, mai degrabă decât tăierea, produce mai puțină sângerare. Un bisturiu răcit cu azot lichid este utilizat în criochirurgie; s-a dovedit de succes în îndepărtarea amigdalelor, hemoroizilor, verucilor, cataractei și a unor tumori. În plus, mii de pacienți au fost tratați pentru boala Parkinson prin înghețarea zonelor mici ale creierului considerate a fi responsabile pentru această problemă.
aplicarea criogeniei s-a extins și la vehiculele spațiale. În 1981 S. U. A., Naveta spațială Columbia a fost lansată cu ajutorul hidrogenului lichid/combustibililor lichizi de oxigen.dintre proprietățile speciale ale materialelor răcite la temperaturi extreme, supraconductivitatea este cea mai importantă. Aplicația sa principală a fost în construcția electromagneților superconductori pentru acceleratoarele de particule. Aceste mari facilități de cercetare necesită câmpuri magnetice atât de puternice încât electromagneții convenționali ar putea fi topiți de curenții necesari pentru a genera câmpurile., Heliul lichid răcește la aproximativ 4 K cablul prin care curg curenții, permițând curenților mult mai puternici să curgă fără a genera căldură prin rezistență.