Mi kriogenetikus
Cryogenics - a kutató tudomány létrehozását és hatása nagyon alacsony hőmérsékleten. Maga a szó származik a görög szó „Krios”, azaz „hideg” és „genetikai” - azt jelenti: „tenni.” Ezzel a definíció, a kifejezést lehet használni jelölésére valamennyi hőmérséklet alatti víz fagyáspontja (0 ° C). Mindazonáltal 1894-ben professzor Kamerlingh Onnes, Leiden University, Hollandia, az első, hogy használja ezt a szót leírni a művészet és a tudomány ami sokkal alacsonyabb hőmérsékleten. Ő használt a „kriogén” tekintetében csökkentett permanens gázok, mint az oxigén, nitrogén, hidrogén és a hélium. Néhány évvel korábban (1887-ben egy év) oxigén beállított cseppfolyós állapotban -183 ° C-on, és a verseny cseppfolyósítását permanens gázok még így is alacsonyabb hőmérsékleten folytatjuk. Módszereket, amelyeket a használt termelő ilyen alacsony hőmérsékletek meglehetősen eltérnek a korábban használt több gyártó mesterséges jég. Különösen hatásos hőcserélők eléréséhez szükséges nagyon alacsony hőmérsékleten. Az évek során a „kriogén” leggyakrabban használt utal alatti hőmérsékleten a -150 ° C-on
Összhangban a termodinamika, van egy határ a legalacsonyabb hőmérsékletet lehet elérni az úgynevezett abszolút nulla. A abszolút nulla, a molekulák a legalacsonyabb szinten, de a végső energia állapotban. Elérése abszolút nulla lehetetlen, mivel az összeg a szükséges energiafogyasztási tart végtelenbe. Azonban, hőmérsékletek jutottak kevesebb mint egytizede a milliárd fokkal magasabb az abszolút nulla. Az abszolút nulla nulla abszolút vagy termodinamikai hőmérséklet skála. Ez egyenlő -273,15 ° C vagy -459,67 F. abszolút skálán metrikus vagy Si (nemzetközi rendszer) néven ismert a Kelvin-skála, amely a mértékegység - Kelvin (nem Kelvin) jelöljük K, amelynek ugyanaz az értéke, mint a mértéke fok. Így, 0 ° C-on egyenlő 273,15 K. angol abszolút skálán, ismert méretű Rankine (jelöléssel -R), akkor ez ugyanolyan Division aránya, mint a Fahrenheit skála. Kelvin kriogén zóna gyakran tekintik, hogy, ahol a hőmérséklet körülbelül 120 K (-153 ° C). Közös permanens gázok korábban említettük, a mozgó légköri nyomáson a gáz-halmazállapotú a folyékony állapotban a táblázatban jelzett hőmérsékleteken 1, említett a forráspontja normál körülmények között. Ilyen folyadék ismert a kriogén.
Kriogén (K) (° C) (° R) (° F)
Metán 111,7 -161,5 201,1 -258,6
Oxigén 90,2 -183,0 162,4 -297,3
Nitrogén 77,4 -195,8 139,3 -320,4
Hidrogén 20,3 -252,9 36,5 -423,2
Hélium 4,2 -269,0 7,6 -452,1
nulla 0 0 -273,15 -459,67
A további hűtés a hélium 2,17 K vagy annál kisebb, akkor lesz egy szuperfolyadék folyadék nagyon szokatlan tulajdonságokkal kapcsolatos jelenlétében
kvantummechanikai állapotban. Például, a hélium nulla viszkozitása, és vékony réteget alkot, amely kúszás fel, és a falon át egy nyitott edényben, például egy főzőpohárba, és a csatorna aljára, amíg a tartály hőmérséklete alacsonyabb 2,17 K.
A mérés a kriogén igényel technikák nem nagyon ismeri a nagyközönség számára. Hagyományos hőmérők higannyal vagy alkohollal fagyasztva ilyen alacsony hőmérsékleten, és használhatatlanná válhatnak. Platina-ellenállású hőérzékelő van egy külön funkcionalitása az elektromos ellenállás a hőmérséklet függvényében, és általában használt pontos hőmérséklet mérés, többek között a kriogén hőmérsékletet körülbelül 20 K specifikus félvezető anyagok, mint például germánium kaklegirovannoy is használhatók, mint az elektromos hőmérők ellenállás mérésére a hőmérséklet alá 1 K és, feltéve, hogy használja a kalibrációs tartományon. Az ilyen másodlagos hőmérők vannak kalibrálva az elsődleges hőmérővel, amely hasznosítja az alapvető fizika törvényei, amelyben a fizikai mennyiség ismert módon elméleti változik a hőmérséklettel.
Létrehozásakor kriogén szinte mindig eljárásban alkalmazott kompressziós és expanziós gázok. Egy tipikus eljárásban, a levegő elfolyósító sűrített levegő, miáltal melegítjük, akkor azt hagyjuk lehűlni szobahőmérsékletre, miközben továbbra is nyomás alatt. A sűrített levegő tovább hűtjük egy hőcserélőben, mielőtt hagyjuk kitágulni helyreállítják a légköri nyomást. A folyamat a tágulási hűti a levegőt, és egy részét bejut folyékony állapotban van. A fennmaradó részt a lehűtött gáz keresztül visszavezetett másik oldalon a hőcserélő, ahol ez előre hűti a levegőt, amely nagy nyomás alatt, amely táplálja vissza, mielőtt visszatér a kompresszor. A folyékony részt általában desztilláljuk előállítására folyékony oxigén, folyékony nitrogén és folyékony argon. Más gázok, mint például a hélium, használunk egy hasonló folyamat, hogy hozzon létre egy még alacsonyabb hőmérsékleten, hanem több expanziós szakaszban van szükség.
Cryogenics számos alkalmazást. Kriogén folyadékok, mint az oxigén, nitrogén, argon, gyakran használják az ipari és gyógyászati célokra. Az elektromos ellenállást a legtöbb fém csökken a csökkenő hőmérséklettel. Bizonyos fémek elveszti elektromos ellenállását el egy bizonyos átmeneti hőmérséklete és vált szupravezető. Elektromágneses tekercsek huzal ilyen fém képes nagyon nagy mágneses mezők izolálása nélkül a hő és áram nélkül, amint a mező beállítása, és a fém hideg marad. Ezek a fémek - jellemzően, ötvözetek nióbium, hűtjük, 4,2 K-használják mágneses rendszerek, mágneses rezonancia képalkotás (MRI) a legtöbb kórházban.
A szupravezetés bizonyos fémek fedezték 1911 Onnes, de 1986 óta már azonosított anyagok egy másik osztályát az úgynevezett magas hőmérsékletű szupravezetők jelentősen magasabb hőmérsékleteken - jelenleg körülbelül 145 K. Ezek a típusú kerámia, és a kellő mert a rideg tulajdonságai, azok bonyolultabb gyártani kábeleket a mágnesek.
Egy másik alkalmazási módszer, hogy gyorsan befagyasztására bizonyos élelmiszerek és tartósítására bizonyos biológiai anyagok, mint például ondófolyadék állatállomány, valamint az emberi vér, szövetek és embriók. Az a gyakorlat, az emberi test fagyott halála után, abban a reményben, annak későbbi megújulás néven krionikai, de nem fogadja el a tudományos felhasználása kriogenika. Fagyasztás testrészeket, hogy eltávolítsuk a nem kívánt szövet úgynevezett cryosurgery. Rák kezelésére alkalmazható, és a bőr elváltozásainak, méhnyak, méh, prosztata és a máj.