Mitä Kryogeniikka on?

Kryogeniikka on materiaalien tuotantoa ja käyttäytymistä hyvin alhaisissa lämpötiloissa. Erittäin kylmä lämpötila muuttaa kemialliset ominaisuudet materiaaleja, jotka tarjoavat mielenkiintoinen tutkimuskohde tutkijoille, jotka haluavat tutkia materiaalit, koska ne siirtyminen kaasun neste, solid state. Nämä tutkimukset ovat edistäneet paitsi erilaisten materiaalien ymmärtämistä myös täysin uusien teknologioiden ja teollisuudenalojen luomista.,

minkä tahansa materiaalin lämpötila on sen sisältämän energian mitta. Nopeasti liikkuvien molekyylien lämpötila on korkeampi kuin hitaampien liikkuvien molekyylien.

esimerkiksi, kun vesi muuttuu nestemäisestä kiinteään 32° F (0° C), kryogeeniset lämpötilat vaihtelevat paljon pienempi; alkaen -150°C–273° C. lämpötila -273° C on absoluuttinen alin, joka voidaan saavuttaa. Tässä lämpötilassa kaikkien molekyylien toiminta pysähtyy, jolloin molekyylit ovat mahdollisimman alhaisessa energiatilassa.

nestemäisiä kaasuja -150° C: ssa tai sen alapuolella voidaan käyttää muiden materiaalien jäätymiseen., Kun kaasu alkaa nesteytyä, ympäristöä pidetään kryogeenisenä. Yleisimmät kryogeniikan nesteeksi muuttuvat kaasut ovat happi, typpi, vety ja helium.

Historia Cryogenics

sana kryogeniikka tulee kreikan sanasta ”kyroksen luokse”, joka tarkoittaa kylmää. Tämä yhdistettynä lyhennettyyn englanninkieliseen sanaan ”to generate” tekee tuntemastamme sanasta kryogeniikan.

hyvin kylmiä lämpötiloja ei mitata Fahrenheit-tai celsiusasteina, vaan kelvineinä. Kelvinit käyttävät yksikkötunnusta K., Se on nimetty sen jälkeen, kun Baron Kelvin, jotka uskoivat, että hyvin alhaisissa lämpötiloissa uusi asteikko oli tarpeen, että ei mitata materiaalin valtion muutos vettä, kuten Fahrenheit tai Celsius. Nollan Kelvin (0 K) on teoreettisesti kylmin mahdollinen lämpötila.

Vuonna 1877 Rasul Pictet ja Louis Cailletet nestemäisen hapen ensimmäistä kertaa, sekä käyttämällä erilaisia menetelmiä prosessin. Lopulta kolmas menetelmä nesteyttämällä happi löydettiin, ja tässä historian vaiheessa happi pystyi nesteytetyn 90 K. Pian sen jälkeen, nestemäistä typpeä saavutettiin 77 K., Tutkijat ympäri maailmaa alkoivat kilpailla aineen lämpötilan laskemisesta absoluuttiseen nollaan.

seuraava läpimurto tapahtui vuonna 1898, kun James DeWar nesteytetty vety 20 K. Tässä esitetään uusi ongelma tutkijoille, kuin 20 K on myös kiehumispisteessä. Tässä esitettiin kuitenkin vielä yksi kysymys siitä, miten kaasuja käsitellään ja säilytetään tällaisissa lämpötiloissa. Näin syntyi DeWar-pulloja, joita käytetään nykyään kaasujen varastoimiseen.

viimeinen merkittävä etukäteen kryogeniikka teollisuus tuli vuonna 1908, kun fyysikko Heike Kamerling Onnes nesteytetty Helium 4,2 K ja sitten 3.2 K., Tätä kehitystä seuraavat kryogeniikan edistysaskeleet ovat olleet paljon pienempiä, koska termodynaaminen laki on se, että absoluuttista nollaa voi lähestyä, mutta ei koskaan varsinaisesti saavuta. Teknologia on kehittynyt paljon enemmän tämän viimeisen suuren löydön jälkeen, ja voimme nyt jäädyttää materiaaleja hyvin pienten etäisyyksien päähän absoluuttisesta nollasta, mutta tiedemiehet eivät ole vieläkään pystyneet rikkomaan termodynaamista lakia, jossa jokaisella hiukkasella on nolla-energia.

mihin Kryogeniikkaa käytetään?

Kryogeniikkaa käytetään useissa eri sovelluksissa., Sitä voidaan käyttää tuottamaan kryogeeniset kentät raketteja, MRI-koneita, jotka käyttävät nestemäistä heliumia ja vaativat kryogeeninen jäähdytys, tallentaa suuria määriä ruokaa, erityisiä vaikutuksia, sumu -, kierrätys -, pakastus veri-ja kudosnäytteet, ja jopa jäähdytys supra.

sovellukset ja käyttötarkoitukset:

kryokirurgia. Leikkaustyyppi, joka käyttää kryogeenisiä lämpötiloja ei-toivottujen kudosten tai kasvainten poistamiseen. Historiallisesti kryokirurgiaa on käytetty erilaisten sairauksien, yleisimmin hyvänlaatuisten ja pahanlaatuisten ihosairauksien hoitoon., Tämän tyyppinen leikkaus on tehokas, koska se toimii käyttämällä pakkasessa soluihin, jotka on poistettava kehosta. Soluihin alkaa muodostua jääkiteitä, jotka lopulta repivät ne kappaleiksi.

Kryoelektroniikka. Ultra-jäädytetty lämpötiloissa, kryogeeniset nesteet voi tarjota tarjota kyky elektronien materiaalit liikkua vapaasti ilman vastarintaa. Tästä on suurta hyötyä suprajohteille ja avaruusalusten suunnittelussa. Esimerkiksi happi-ja vety-kun tallennetaan kryogeeniset nesteet ovat erittäin edullinen lähteistä, joita voidaan käyttää valtaa tilaa raketteja.,

Kryobiologia. Tutkitaan alhaisten lämpötilojen vaikutuksia eliöihin. On olemassa kuusi pääalueeseen cryobiology:

tutkimus kylmä-mukauttaminen mikro-organismeja, kasveja, eläimiä ja selkärankaisten
Kylmäsäilytys solujen kudosten ja alkioiden käyttää invitro lannoitus
Säilyttäminen elinten
Kylmäkuivaamalla, freeze-kuivaus pharmaceuticals
Cryosurgery kuuluu tähän luokkaan
Alijäähtyminen sekä soveltaa biologisia järjestelmiä

Elintarvikkeiden Säilyttäminen., Pakattujen elintarvikkeiden, kuten tuotteiden, säilyttämiseksi elintarvikeesineitä voidaan ruiskuttaa nestemäisellä typellä, joka absorboi tuotteen sisällä olevaa lämpöä. Lopulta typpi haihtuu ennen ruoan nauttimista. Tämän sovelluksen kryogeniikka, elintarvikkeita voidaan pitää säilynyt pidempään ilman kemiallisia uhka ihmisten kulutusta.

kaasujen Kuljetus. Kryogeniikkaa käytetään myös sellaisten kaasujen kuljettamiseen, jotka eivät ole tyypillisesti kryogeenisiä. Esimerkiksi kryoteknologian avulla kaasut voidaan muuttaa nesteiksi, jotta ne olisi helpompi kuljettaa paikasta toiseen., Otetaan maakaasu (LNG), joka on yhdistelmä etaania, metaania ja muita kaasuja. Kun nämä kaasut nesteytyvät, ne vievät paljon vähemmän tilaa kuin jos ne pysyisivät kaasumaisina. Siksi kuljetuskulut pienenevät ja prosessi helpottuu huomattavasti.

kylmähoito. Tällöin elimistö altistuu erittäin kylmille lämpötiloille. Yleisin käyttö tämän sovelluksen on uusi trendi cryospas. Näillä alueilla, ihmiset voivat seistä cryosauna täynnä kryogeeniset nesteet useita minuutteja., Tutkimukset ovat osoittaneet, että tämä hoito touts monia etuja kehon, kuten vähentää tulehdusta, lisätä energian, hallita kipua, ja jopa voi lisätä aineenvaihduntaa, muun muassa väittää. Kylmähoidon tutkimus on vielä hyvin uutta, eikä hyötyjä ole täysin tutkittu tai ymmärretty.

kryoniikka. Eläinten ja ihmisten kylmäsäilytys toivoen, että jonain päivänä niitä voitaisiin elvyttää tulevaisuudessa. Mutta monet, ellei useimmat, tiedemiehet ovat epäileväisiä väitteistä.

What ’ s Next for Cryogenics?,

teknologian kehittyessä nopeasti kryogeniikan alueita kehitetään edelleen ja lopulta laajennetaan useampiin sovelluksiin. Vaikka emme voi ennustaa, mitä kehitys tulee seuraavaksi, mitä tiedämme on, että turvallisuutta ympäri kryogeeniset nesteet on, ei ole väliä, mihin suuntaan tutkimus etenee. On tärkeää, että kaikki sovellukset käsittely, tutkiminen ja käyttö kryogeeniset nesteet käyttää asianmukaista turvaohjeita ja kaasun taso valvoo ja pystyvät varmistamaan tarkka seuranta kaasun pitoisuudet.

Lue lisää kryogeenisesta turvallisuudesta täältä.

https://www.healthline.com/health/cryotherapy-benefits#benefits