mi a kriogén?
a Kriogenika az anyagok előállítása és viselkedése nagyon alacsony hőmérsékleten. Az Ultra-hideg hőmérséklet megváltoztatja az anyagok kémiai tulajdonságait, amelyek érdekes tanulmányi területet biztosítanak azoknak a kutatóknak, akik meg akarják vizsgálni az anyagokat, amikor a gázról a folyadékra szilárd állapotba kerülnek. Ezek a tanulmányok nemcsak a különböző anyagok megértésében, hanem teljesen új technológiák és iparágak létrehozásában is előrelépést eredményeztek.,
bármely anyag hőmérséklete a benne lévő energia mértéke. A gyorsan mozgó molekulák hőmérséklete magasabb, mint a lassabban mozgó molekulák.
például, míg a víz folyadékból szilárd anyaggá alakul át 32° F-on (0° C), a kriogén hőmérséklet sokkal alacsonyabb; -150°C-tól -273° C-ig.a hőmérséklet -273° C az abszolút legalacsonyabb, amelyet el lehet érni. Ezen a hőmérsékleten az összes molekula hatása leáll, így a molekulák a lehető legalacsonyabb energiaállapotban vannak.
folyékony gázok -150° C-on vagy alatt használhatók más anyagok fagyasztására., Miután a gáz cseppfolyósítani kezd, a környezetet kriogénnek tekintik. A leggyakoribb gázok, amelyek vált folyadék kriogén anyagok oxigén, nitrogén, hidrogén, hélium.
A Kriogenika története
a kriogenika szó a görög “kyros” szóból származik, ami hideget jelent. Ez kombinálva a rövidített angol szó “generálni”, hogy a szó tudjuk, mint kriogén.
a nagyon hideg hőmérsékletet nem Fahrenheit vagy Celsius fokban, hanem Kelvinekben mérik. A kelvinek a K egységjelet használják., Kelvin Báróról nevezték el, aki úgy gondolta, hogy nagyon alacsony hőmérsékleten új skálára van szükség, amelyet nem mértek a víz anyagi állapotváltozása, például Fahrenheit vagy Celsius. A nulla Kelvin fok (0 K) az elméletileg leghidegebb hőmérséklet.
1877-ben Rasul Pictet és Louis Cailletet első ízben cseppfolyósította az oxigént, mindkettő különböző módszereket alkalmazott a folyamathoz. Végül felfedezték az oxigén cseppfolyósításának harmadik módszerét, és a történelem ezen pontján az oxigént 90 K-nál lehetett cseppfolyósítani., A tudósok a világ minden tájáról elkezdtek versenyezni, hogy az anyag hőmérsékletét abszolút nullára csökkentsék.
a következő áttörés 1898-ban történt, amikor James DeWar 20 K-nál cseppfolyósította a hidrogént. Ez azonban újabb kérdést vetett fel arra vonatkozóan, hogyan lehet ilyen hőmérsékleten kezelni és tárolni a gázokat. Ezért a DeWar lombikok létrehozása, amelyeket ma gázok tárolására használnak.
a kriogénipar utolsó jelentős előrelépése 1908-ban történt, amikor Heike Kamerling Onnes fizikus 4,2 K-nál, majd 3,2 K-nál cseppfolyósította a héliumot., A fejlődést követő kriogenika előrehaladása sokkal kisebb volt, mert termodinamikai törvény az, hogy megközelítheti az abszolút nullát, de valójában soha nem érheti el. A technológia sokkal jobban fejlődött az utolsó nagy felfedezés óta, és most már nagyon kis távolságra fagyaszthatjuk az anyagokat az abszolút nullától, ám a tudósok még mindig nem tudták megtörni a termodinamikai törvényt, ahol minden részecske nulla energiával rendelkezik.
milyen betegségek esetén alkalmazható a kriogén?
a Kriogéneket számos alkalmazásban használják., Használható rakéták kriogén mezőinek előállítására, folyékony héliumot használó, kriogén hűtést igénylő MRI-gépekben, nagy mennyiségű élelmiszer tárolására, speciális effektusok ködére, újrahasznosításra, vér-és szövetminták fagyasztására, sőt hűtési szupravezetőkre is.
alkalmazások és felhasználások:
Cryosurgery. Olyan típusú műtét, amely kriogén hőmérsékletet használ a nem kívánt szövetek vagy daganatok kiküszöbölésére. Történelmileg, cryosurgery óta használják kezelésére a különböző betegségek, leggyakrabban, jóindulatú, rosszindulatú bőrbetegségek., Ez a fajta műtét hatékony, mert úgy működik, hogy a fagyasztási hőmérsékletet olyan sejteken használja, amelyeket el kell távolítani a testből. A sejteken jégkristályok alakulnak ki, amelyek végül szétszakítják őket.
Cryoelectronics. Az ultrafagyasztott hőmérsékletek, amelyek a kriogén folyadékok képesek arra, hogy az anyagokban lévő elektronok kis ellenállással szabadon mozogjanak. Ez nagy előnyt jelent a szupravezetők számára és az űrhajók tervezésében. Például az oxigén és a hidrogén, ha kriogén folyadékként tárolják, rendkívül előnyös források, amelyek űrrakéták táplálására használhatók.,
Kriobiológia. Az alacsony hőmérsékletnek a szervezetekre gyakorolt hatásainak vizsgálata. Hat fő területen kriobiológiai:
- a tanulmány A hideg-alkalmazkodás a mikroorganizmusok, növények, állatok, gerincesek
- ún. krio embriótranszfer a sejt, szövetek, illetve embrió használható az invitro megtermékenyítés
- Megőrzése szervek
- Lyophilization, a fagyasztva szárítás gyógyszerek
- Cryosurgery esik ebbe a kategóriába,
- a Túlhűtést, mint alkalmazott biológiai rendszerek
az Élelmiszer Tartósítás., A csomagolt élelmiszerek, például a termékek megőrzése érdekében az élelmiszereket folyékony nitrogénnel permetezhetjük, hogy elnyeljék a terméken belüli hőt. Végül a nitrogén elpárolog, mielőtt az ételt elfogyasztják. A kriogenikumok alkalmazásával az élelmiszerek hosszabb ideig tarthatók, anélkül, hogy kémiai veszélyt jelentenének az emberi fogyasztásra.
gázok szállítása. A kriogéneket olyan gázok szállítására is használják, amelyek általában nem kriogének. Például a kriotechnológia alkalmazásával a gázok folyadékokká alakíthatók, hogy megkönnyítsék az egyik helyről a másikra történő szállítást., Vegye földgáz (LNG), amely kombinációja etán, metán és más gázok. Amikor ezek a gázok cseppfolyóssá válnak, sokkal kevesebb helyet foglalnak el, mint ha gáz halmazállapotúak lennének. Ezért a szállítási költségek csökkennek, a folyamat sokkal könnyebbé válik.
krioterápia. Ez az, amikor a test rendkívül hideg hőmérsékletnek van kitéve. Az alkalmazás leggyakoribb használata a kriospák új trendje. Ezeken a területeken az emberek néhány percig kriogén folyadékokkal töltött krioszaunában állhatnak., Tanulmányok kimutatták, hogy ez a kezelés számos előnnyel jár a szervezet számára, mint például a gyulladás csökkentése, az energia növelése, a fájdalom kezelése, sőt növelheti az anyagcserét, többek között. A krioterápiával kapcsolatos kutatások még mindig nagyon újak, az előnyöket nem vizsgálták teljes mértékben vagy nem értették meg.
Cryonics. Az állatok és az emberek cryo-megőrzése abban a reményben, hogy egy nap képesek lesznek újraéleszteni a jövőben. Azonban sok, ha nem a legtöbb, a tudósok megkérdőjelezik az állításokat.
mi a következő lépés a Kriogenikához?,
mivel a technológia gyorsan fejlődik, a kriogenikumok területei tovább fejlődnek, és végül további alkalmazásokra is kiterjednek. Bár nem tudjuk megjósolni, hogy milyen fejlemények következnek be, azt tudjuk, hogy a kriogén folyadékok körüli biztonság elengedhetetlen, függetlenül attól, hogy a kutatás milyen irányba halad. Fontos, hogy minden olyan alkalmazás, amely kriogén folyadékokat kezel, tanulmányoz és használ, megfelelő biztonsági óvintézkedéseket és gázszint-monitorokat használjon, és képes legyen biztosítani a gázkoncentrációk pontos ellenőrzését.
Tudjon meg többet a kriogén biztonságról itt.
https://www.healthline.com/health/cryotherapy-benefits#benefits