qu’est-Ce que la Cryogénie?
la cryogénie est la production et le comportement de matériaux à très basse température. Les températures Ultra-froides modifient les propriétés chimiques des matériaux, ce qui constitue un domaine d’étude intéressant pour les chercheurs qui souhaitent examiner les matériaux lors de leur transition du gaz au liquide à l’état solide. Ces études ont conduit à des progrès non seulement dans notre compréhension des différents matériaux, mais la création de technologies et d’industries entièrement nouvelles.,
La température de n’importe quel matériau est la mesure de l’énergie qu’il contient. Les molécules en mouvement rapide ont une température plus élevée que les molécules en mouvement plus lent.
par exemple, alors que l’eau se transforme d’un liquide à un solide à 32° F (0° C), Les températures cryogéniques sont beaucoup plus basses; de -150°C à -273° C. La température -273° c est la plus basse absolue qui puisse être atteinte. À cette température, les actions de toutes les molécules s’arrêtent, ce qui fait que les molécules sont à l’état d’énergie le plus bas possible.
Les gaz liquides à une température inférieure ou égale à -150° C peuvent être utilisés pour congeler d’autres matériaux., Une fois qu’un gaz commence à se liquéfier, l’environnement est considéré comme cryogénique. Les gaz les plus courants qui sont transformés en liquide pour la cryogénie sont l’oxygène, l’azote, l’hydrogène et l’hélium.
Histoire de la cryogénie
le mot cryogénie vient du mot grec « kyros”, qui signifie froid. Ceci combiné avec le mot anglais abrégé « pour générer » font le mot que nous connaissons comme cryogénie.
Les températures très froides ne sont pas mesurées en degrés Fahrenheit ou Celsius, mais en Kelvins. Kelvins utilise le symbole D’unité K., Il est nommé d’après le Baron Kelvin qui croyait qu’à très basse température, une nouvelle échelle était nécessaire qui n’était pas mesurée par le changement d’état matériel de L’eau comme Fahrenheit ou Celsius. Zéro degré Kelvin (0 K) est la température théoriquement la plus froide possible.
en 1877, Rasul Pictet et Louis Cailletet liquéfient l’oxygène pour la première fois, tous deux utilisant des méthodes différentes pour le processus. Finalement, une troisième méthode de liquéfaction de L’oxygène a été découverte, et à ce stade de L’histoire, l’oxygène a pu être liquéfié à 90 K. peu de temps après, l’azote liquide a été atteint à 77 K., Les scientifiques du monde entier ont commencé à rivaliser pour abaisser la température de la matière à zéro absolu.
La prochaine percée a eu lieu en 1898 lorsque James DeWar a liquéfié l’hydrogène à 20 K. Cela a posé un nouveau problème aux chercheurs, car 20 K est également à une température d’ébullition. Cependant, cela posait un autre problème sur la façon de manipuler et de stocker les gaz à de telles températures. D’où la création des flacons DeWar, utilisés aujourd’hui pour stocker les gaz.
la dernière avancée majeure dans L’industrie de la cryogénie a eu lieu en 1908 lorsque le physicien Heike Kamerling on a liquéfié l’hélium à 4,2 K puis à 3,2 K., Les progrès de la cryogénie suite à ce développement ont été beaucoup plus petits parce que c’est la loi thermodynamique que vous pouvez approcher le zéro absolu, mais jamais réellement l’atteindre. La technologie a beaucoup plus progressé depuis cette dernière découverte majeure, et nous pouvons maintenant geler des matériaux à de très petites distances du zéro absolu, mais les scientifiques n’ont toujours pas été en mesure de briser la loi thermodynamique où chaque particule a une énergie nulle.
qu’Est-Ce que la Cryogénie est-il Utilisé?
la cryogénie est utilisée dans une variété d’applications., Il peut être utilisé pour produire des champs cryogéniques pour les fusées, dans les machines IRM qui utilisent de l’hélium liquide et nécessitent un refroidissement cryogénique, le stockage de grandes quantités de nourriture, le brouillard d’effets spéciaux, le recyclage, la congélation d’échantillons de sang et de tissus et même le refroidissement de supraconducteurs.
Applications et utilisations:
cryochirurgie. Un type de chirurgie qui utilise des températures cryogéniques pour éliminer les tissus ou les tumeurs indésirables. Historiquement, la cryochirurgie a été utilisée pour traiter une variété de maladies, le plus souvent des affections cutanées bénignes et malignes., Ce type de chirurgie est efficace car il fonctionne en utilisant les températures de congélation sur les cellules qui doivent être retirées du corps. Des cristaux de glace commencent à se former sur les cellules et finissent par les déchirer.
Cryoelectronics. Les températures ultra-gelées que les fluides cryogéniques peuvent fournir offrent la possibilité aux électrons dans les matériaux de se déplacer librement avec peu de résistance. Ceci est d’un grand avantage pour les supraconducteurs et dans la conception des engins spatiaux. Par exemple, l’oxygène et l’hydrogène lorsqu’ils sont stockés sous forme de fluides cryogéniques sont des sources très avantageuses qui peuvent être utilisées pour alimenter des fusées spatiales.,
Cryobiologie. L’étude des effets des basses températures sur les organismes. Il existe six grands domaines de la cryobiologie:
- l’étude de l’adaptation au froid des micro-organismes, des plantes, des animaux et des vertébrés
- cryoconservation des tissus cellulaires et des embryons utilisés dans la fécondation invitro
- préservation des organes
- lyophilisation, lyophilisation des produits pharmaceutiques
- la cryochirurgie relève de cette catégorie
- surfusion appliquée aux systèmes biologiques
conservation des aliments., Pour préserver les aliments emballés tels que les produits, les aliments peuvent être pulvérisés avec de l’azote liquide pour absorber la chaleur à l’intérieur des produits. Finalement, l’azote s’évapore avant que la nourriture est consommée. Avec cette application de la cryogénie, les aliments peuvent être conservés plus longtemps sans aucune menace chimique pour la consommation humaine.
le Transport de Gaz. La cryogénie est également utilisée pour transporter des gaz qui ne sont généralement pas cryogéniques. Par exemple, en utilisant la cryotechnologie, les gaz peuvent être transformés en liquides pour les rendre plus faciles à transporter d’un endroit à un autre., Prenez le gaz naturel (GNL) qui est une combinaison d’éthane, de méthane et d’autres gaz. Lorsque ces gaz se liquéfient, ils prennent beaucoup moins de place que s’ils restaient gazeux. Par conséquent, les frais de transport diminuent et le processus devient beaucoup plus facile.
cryothérapie. C’est quand le corps est exposé à des températures extrêmement froides. L’utilisation la plus courante de cette application est la nouvelle tendance des cryospas. Dans ces zones, les gens peuvent rester dans une cryosaune remplie de fluides cryogéniques pendant plusieurs minutes., Des études ont montré que ce traitement vante de nombreux avantages pour le corps, tels que la réduction de l’inflammation, l’augmentation de l’énergie, la gestion de la douleur, et peut même stimuler le métabolisme, entre autres allégations. La recherche sur la cryothérapie est encore très nouvelle, et les avantages n’ont pas été entièrement étudiés ou compris.
Cryonique. La cryo-préservation des animaux et des humains avec l’espoir qu’un jour ils pourront être réanimés à l’avenir. Cependant, beaucoup, sinon la plupart, les scientifiques sont dubitatifs des affirmations.
Quelle est la prochaine étape pour la cryogénie?,
à mesure Que la technologie évolue rapidement domaines de la cryogénie continuera à développer et éventuellement élargir à d’autres applications. Bien que nous ne puissions pas prédire quels développements viendront ensuite, ce que nous savons, c’est que la sécurité autour des fluides cryogéniques est un must, quelle que soit la direction dans laquelle la recherche progressera. Il est important que toutes les applications manipulant, étudiant et utilisant des liquides cryogéniques utilisent les précautions de sécurité appropriées et les moniteurs de niveau de gaz et soient en mesure d’assurer une surveillance précise des concentrations de gaz.
En savoir plus sur la sécurité cryogénique ici.
https://www.healthline.com/health/cryotherapy-benefits#benefits