¿Qué es la Criogenia?
la criogenia es la producción y el comportamiento de materiales a temperaturas muy bajas. Las temperaturas Ultra frías cambian las propiedades químicas de los materiales, lo que proporciona un área de estudio interesante para los investigadores que desean examinar los materiales a medida que pasan de gas a líquido a un estado sólido. Estos estudios han llevado a avances no solo en nuestra comprensión de diferentes materiales, sino también en la creación de tecnologías e industrias completamente nuevas.,
La temperatura de cualquier material es la medida de la energía que contiene. Las moléculas que se mueven rápidamente tienen una temperatura más alta que las moléculas que se mueven más lentamente.
por ejemplo, mientras que el agua se transforma de un líquido a un sólido a 32 ° F (0 ° C), Las temperaturas criogénicas varían mucho más bajo; de -150°C a -273° C. La temperatura -273° C es la más baja absoluta que se puede lograr. A esta temperatura las acciones de todas las moléculas se detienen, causando que las moléculas estén en el estado de energía más bajo posible.
los gases líquidos a o por debajo de -150° C se pueden utilizar para congelar otros materiales., Una vez que un gas comienza a licuarse, el ambiente se considera criogénico. Los gases más comunes que se convierten en líquidos para criogénicos son el oxígeno, el nitrógeno, el hidrógeno y el helio.
historia de la criogenia
la palabra criogenia proviene de la palabra griega «kyros», que significa frío. Esto combinado con la palabra abreviada en inglés «generar» hace que la palabra que conocemos como criogénica.
Las temperaturas muy frías no se miden en grados Fahrenheit o Celsius, sino en grados Kelvin. Kelvin usa el símbolo de unidad K., Lleva el nombre del barón Kelvin que creía que a temperaturas muy bajas se necesitaba una nueva escala que no se medía por el cambio de estado material del agua como Fahrenheit o Celsius. Cero grados Kelvin (0 K) es la temperatura teóricamente más fría posible.
en 1877 Rasul Pictet y Louis Cailletet licuaron oxígeno por primera vez, ambos utilizando diferentes métodos para el proceso. Finalmente se descubrió un tercer método de licuefacción de oxígeno, y en este punto de la historia el oxígeno fue capaz de ser licuado a 90 K. poco después, el nitrógeno líquido se logró a 77 K., Científicos de todo el mundo comenzaron a competir para bajar la temperatura de la materia a cero absoluto.
el siguiente avance se produjo en 1898 cuando James Dewar licuó hidrógeno a 20 K. Esto presentó un nuevo problema para los investigadores, ya que 20 K también está a una temperatura de ebullición. Sin embargo, esto planteaba un problema adicional sobre cómo manejar y almacenar gases a tales temperaturas. De ahí la creación de matraces DeWar, que se utilizan para almacenar gases hoy en día.
El último gran avance en la industria criogénica llegó en 1908 cuando el físico Heike Kamerling Onnes licuó Helio a 4,2 K y luego a 3,2 K., Los avances en criogenia después de este desarrollo han sido mucho menores porque es ley termodinámica que se puede acercarse al cero absoluto, pero nunca llegar a él. La tecnología ha avanzado mucho más desde este último gran descubrimiento, y ahora podemos congelar materiales dentro de distancias muy pequeñas desde el cero absoluto, sin embargo, los científicos todavía no han sido capaces de romper la ley termodinámica donde cada partícula tiene energía cero.
¿para qué se utiliza la criogenia?
la criogenia se utiliza en una variedad de aplicaciones., Se puede utilizar para producir campos criogénicos para cohetes, en máquinas de resonancia magnética que utilizan helio líquido y requieren enfriamiento criogénico, almacenamiento de grandes cantidades de alimentos, niebla de efectos especiales, reciclaje, congelación de muestras de sangre y tejidos, e incluso superconductores de enfriamiento.
Aplicaciones y usos:
la Criocirugía. Tipo de cirugía que utiliza temperaturas criogénicas para eliminar tejidos o tumores no deseados. Históricamente, la criocirugía se ha utilizado para tratar una variedad de enfermedades, más comúnmente, afecciones benignas y malignas de la piel., Este tipo de cirugía es eficaz porque funciona mediante el uso de las temperaturas de congelación en las células que deben eliminarse del cuerpo. Los cristales de hielo comienzan a formarse en las células y finalmente las separan.
Crioelectrónica. Las temperaturas ultracongeladas que los fluidos criogénicos pueden proporcionar ofrecen la capacidad de los electrones en los materiales para moverse libremente con poca resistencia. Esto es de gran beneficio para los superconductores y en el diseño de naves espaciales. Por ejemplo, el oxígeno y el hidrógeno cuando se almacenan como fluidos criogénicos son fuentes muy ventajosas que se pueden utilizar para alimentar cohetes espaciales.,
criobiología. The study of the effects of low temperatures on organisms. Hay seis áreas principales de criobiología:
- El estudio de la adaptación al frío de microorganismos, plantas, animales y vertebrados
- criopreservación de tejidos celulares y embriones utilizados en la fertilización por invitación
- preservación de órganos
- liofilización, liofilización de productos farmacéuticos
- la criocirugía cae dentro de esta categoría
- conservación de alimentos., Para preservar los alimentos envasados, como los productos agrícolas, los alimentos se pueden rociar con nitrógeno líquido para absorber el calor dentro de los productos. Eventualmente, el nitrógeno se evapora antes de que se consuma el alimento. Con esta aplicación de criogénicos, los alimentos pueden conservarse durante más tiempo sin ninguna amenaza química para el consumo humano.
transporte de Gases. La criogenia también se usa para transportar gases que no son típicamente criogénicos. Por ejemplo, utilizando la criotecnología, los gases se pueden transformar en líquidos para que sean más fáciles de transportar de un lugar a otro., Tomar el gas natural (GNL) que es una combinación de etano, metano y otros gases. Cuando estos gases se licúan, ocupan mucho menos espacio que si permanecieran gaseosos. Por lo tanto, los gastos de transporte se vuelven más bajos y el proceso se vuelve mucho más fácil.
Crioterapia. Esto es cuando el cuerpo está expuesto a temperaturas extremadamente frías. El uso más común de esta aplicación es la nueva tendencia de cryospas. En estas áreas, las personas pueden permanecer en una criosauna llena de líquidos criogénicos durante varios minutos., Los estudios han demostrado que este tratamiento promociona muchos beneficios para el cuerpo, como reducir la inflamación, aumentar la energía, controlar el dolor e incluso puede aumentar el metabolismo, entre otras afirmaciones. La investigación sobre la crioterapia es todavía muy nueva, y los beneficios no se han investigado o entendido completamente.
Criónica. La crioconservación de animales y humanos con la esperanza de que algún día puedan ser resucitados en el futuro. Sin embargo, muchos, si no la mayoría, los científicos dudan de las afirmaciones.
¿qué sigue para la criogenia?,
a medida que la tecnología evoluciona rápidamente, las áreas de criogenia continuarán desarrollándose y eventualmente se expandirán a más aplicaciones. Si bien no podemos predecir qué desarrollos vendrán después, lo que sí sabemos es que la seguridad alrededor de los fluidos criogénicos es una necesidad, sin importar en qué dirección progresará la investigación. Es importante que todas las aplicaciones de manipulación, estudio y uso de líquidos criogénicos utilicen las precauciones de seguridad adecuadas y los monitores de nivel de gas y sean capaces de garantizar un control preciso de las concentraciones de gas.
Obtenga más información sobre la seguridad criogénica aquí.
https://www.healthline.com/health/cryotherapy-benefits#benefits