Hva er Cryogenics?
Cryogenics er produksjon av og oppførsel av materialer ved svært lave temperaturer. Ultra-lave temperaturer endre de kjemiske egenskapene til materialer, noe som gir et interessant område av studiet for forskere som ønsker å undersøke materialer som de overgang fra gass til væske til en ssd. Disse studiene har ført til fremskritt i ikke bare vår forståelse av ulike materialer, men etablering av helt nye teknologier og bransjer.,
temperaturen av alle materialer er i mål på den energien som den inneholder. Raskt bevegelige molekyler har en høyere temperatur enn tregere glidende molekyler.
For eksempel, mens vann forvandles fra en væske til en solid på 32° F (0° C), kryogene temperaturen varierer mye lavere; fra -150°C til -273° C. temperaturen -273° C er den absolutt laveste som kan oppnås. Ved denne temperaturen handlinger av alle molekyler stopp, forårsaker molekyler for å være på den lavest mulig tilstand av energi.
Flytende gasser ved eller under -150° C kan brukes til å fryse andre materialer., Når en gass begynner å kondensere, miljø regnes som en kryogeniske en. Den mest vanlige gasser som er slått til væske for cryogenics er oksygen, nitrogen, hydrogen og helium.
Historie Cryogenics
ordet cryogenics kommer fra det greske ordet «kyros,» som betyr kald. Dette kombinert med det forkortede engelske ordet «generere» gjøre ordet vi kjenner som cryogenics.
Temperaturer som er veldig kaldt er ikke målt i grader Fahrenheit eller Celsius, men i Kelvins. Kelvins bruke enheten symbol K., Den er oppkalt etter Baron Kelvin som mente at ved svært lave temperaturer en ny skala var det behov som ikke ble målt ved materialet staten endring av vann som Fahrenheit eller Celsius. Null grader Kelvin (0 K) er teoretisk mulig temperatur kaldeste.
I 1877 Rasul Pictet og Louis Cailletet flytende oksygen for første gang, både ved hjelp av ulike metoder for prosessen. Til slutt en tredje metode for liquefying oksygen ble oppdaget, og på dette punktet i historien oksygen var i stand til å bli flytende på 90 K. Snart etter, flytende nitrogen ble oppnådd ved 77 K., Forskere over hele verden begynte å konkurrere om å senke temperaturen på saken for å absolutte nullpunkt.
neste gjennombruddet kom i 1898 da James DeWar flytende hydrogen på 20 K. Dette presentert et nytt problem for forskerne, som 20 K er også på en kokende temperatur. Imidlertid, dette ga en ytterligere spørsmålet om hvordan å håndtere og oppbevare gasser ved slike temperaturer. Derfor opprettelsen av DeWar kolber, som brukes til å lagre klimagasser som i dag.
Den siste store forhånd i cryogenics industrien kom i 1908, da den fysiker Heike Kamerling Onnes flytende Helium på 4.2 K og deretter 3.2 K., Fremskritt i cryogenics å følge denne utviklingen har vært mye mindre fordi det er termodynamiske lov, som du kan nærme absolutte nullpunkt, men aldri faktisk nå det. Teknologien har avansert mye mer siden det siste store funnet, og nå kan vi fryse materialer innen svært små avstander i forhold til absolutte nullpunkt, men forskerne har ennå ikke vært i stand til å bryte termodynamiske lov, der hver partikkel har null energi.
Hva Er Cryogenics Brukt Til?
Cryogenics brukes i en rekke programmer., Det kan brukes til å produsere kryogeniske felt for raketter, i MR-maskiner som bruker flytende helium og krever kryogeniske kjøling, lagring av store mengder mat, spesielle effekter tåke, resirkulering, frysing blod og vevsprøver, og selv kjøling superledere.
Applikasjoner og bruker:
Cryosurgery. En type kirurgi som bruker kryogeniske temperaturer for å fjerne uønsket vev eller svulster. Historisk, cryosurgery har blitt brukt til å behandle en rekke sykdommer, som oftest, godartet og ondartet hudsykdommer., Denne type kirurgi er effektiv fordi den fungerer ved hjelp av det iskalde temperaturer på celler som trenger å bli fjernet fra kroppen. Iskrystaller begynner å danne på celler og til slutt rive dem fra hverandre.
Cryoelectronics. Den ultra-frosne temperaturer som kryogene væsker kan gi tilbyr muligheten for elektroner i materialet til å bevege seg fritt med lite motstand. Dette er til stor nytte for superledere og i romfartøy utforming. For eksempel, oksygen og hydrogen når lagret som kryogene væsker er svært fordelaktig kilder som kan brukes til strømforsyning romraketter.,
Cryobiology. Studier av effekter av lave temperaturer på organismer. Det er seks store områder av cryobiology:
- studier av kulde-tilpasning av mikroorganismer, planter, dyr og vertebrater
- Oocytter av celle-vev og embryoer som brukes i invitro befruktning
- Bevaring av organer
- Lyophilization, fryse-tørking av legemidler
- Cryosurgery faller inn under denne kategorien
- Supercooling som brukes til biologiske systemer
Mat Bevaring., For å bevare pakket mat som råvarer, mat elementer som kan være sprøytet med flytende nitrogen til å absorbere varme innen produsere. Til slutt, nitrogen, fordamper før maten er fortært. Med dette programmet på cryogenics, matvarer kan bli holdt bevart lenger uten noen kjemiske trussel mot humant konsum.
Transport av Gasser. Cryogenics er også brukt til transport av gasser som er vanligvis ikke kryogeniske. For eksempel, ved hjelp av cryotechnology, gasser kan bli forvandlet til væske for å gjøre dem lettere å transportere fra ett sted til et annet., Ta naturgass (LNG) som er en kombinasjon av etan, metan og andre gasser. Når disse gassene blir flytende, de tar opp mye mindre plass enn om de holdt seg i gassform. Derfor, transport-kostnader blir lavere, og prosessen blir mye enklere.
Cryotherapy. Dette er når kroppen er utsatt for ekstremt kalde temperaturer. Den mest vanlige bruken av dette programmet er den nye trenden av cryospas. I disse områdene, folk kan stå i en cryosauna fylt med kryogene væsker i flere minutter., Studier har vist at denne behandlingen touts mange fordeler til kroppen, slik som å redusere betennelse, økt energi, håndtere smerte, og til og med kan øke metabolismen, blant andre krav. Forskning på cryotherapy er fortsatt veldig nytt, og fordeler har ikke vært fullt ut undersøkt eller forstått.
Kryoniske. Den cryo-bevaring av dyr og mennesker, og håper at en dag kan de være i stand til å være resuscitated i fremtiden. Men mange, om ikke de fleste forskere er skeptisk krav.
Hva er det Neste for Cryogenics?,
Som teknologien utvikler seg raskt områder av cryogenics vil fortsette å utvikle seg og etter hvert utvide til flere programmer. Vi kan ikke forutsi hva utviklingen vil komme neste, det vi vet er at sikkerheten rundt kryogene væsker er et must, uansett hvilken retning forskningen pågår. Det er viktig at alle bruksområder håndtering, studere og ved hjelp av kryogene væsker bruke de riktige forholdsregler for sikkerhet og gass nivå skjermer og er i stand til å sikre nøyaktig overvåking av gass-konsentrasjoner.
finn ut mer om kryogeniske sikkerhet her.
https://www.healthline.com/health/cryotherapy-benefits#benefits