Co To jest kriogenika?

Co to jest kriogenika?

kriogenika to produkcja i zachowanie materiałów w bardzo niskich temperaturach. Ultra-zimne temperatury zmieniają właściwości chemiczne materiałów, co stanowi interesujący obszar badań dla naukowców, którzy chcą zbadać materiały podczas przechodzenia z gazu w ciecz do stanu stałego. Badania te doprowadziły do postępu nie tylko w naszym zrozumieniu różnych materiałów, ale także w tworzeniu całkowicie nowych technologii i branż.,

temperatura dowolnego materiału jest miarą energii, która zawiera. Szybko poruszające się cząsteczki mają wyższą temperaturę niż wolniej poruszające się cząsteczki.

na przykład, podczas gdy woda przekształca się z cieczy w ciało stałe w temperaturze 32° F (0° C), temperatury kriogeniczne są znacznie niższe; od -150°C do -273° C. Temperatura -273° C jest absolutną najniższą, jaką można osiągnąć. W tej temperaturze działania wszystkich cząsteczek zatrzymują się, powodując, że cząsteczki znajdują się w najniższym możliwym stanie energii.

ciekłe gazy w temperaturze lub poniżej -150° C mogą być używane do zamrażania innych materiałów., Gdy gaz zaczyna się skraplać, środowisko jest uważane za kriogeniczne. Najczęstszymi gazami, które są zamieniane w ciecz do kriogeniki są tlen, azot, wodór i hel.

Historia Kriogeniki

słowo kriogenika pochodzi od greckiego słowa „kyros”, co oznacza zimno. To w połączeniu ze skróconym angielskim słowem „to generate” sprawia, że słowo, które znamy jako kriogenika.

temperatury, które są bardzo zimne, nie są mierzone w stopniach Fahrenheita lub Celsjusza, ale w Kelvinach. Kelvinowie używają symbolu jednostki K., Nazwa pochodzi od barona Kelvina, który uważał, że w bardzo niskich temperaturach potrzebna jest nowa skala, która nie była mierzona przez zmianę stanu materialnego wody, jak Fahrenheit czy Celsjusz. Zero stopni Kelvina (0 K) to teoretycznie najzimniejsza możliwa temperatura.

w 1877 r.Rasul Pictet i Louis Cailletet po raz pierwszy skroplili tlen, obaj stosując różne metody tego procesu. Ostatecznie odkryto trzecią metodę skraplania tlenu i w tym momencie w historii tlen był w stanie skraplać się w temperaturze 90 K. wkrótce potem ciekły azot został osiągnięty w temperaturze 77 K., Naukowcy na całym świecie zaczęli konkurować o obniżenie temperatury materii do zera absolutnego.

kolejny przełom nastąpił w 1898 roku, kiedy James DeWar skroplił wodór w temperaturze 20 K. stanowiło to nowy problem dla badaczy, ponieważ 20 K jest również w temperaturze wrzenia. Przedstawiono jednak kolejne zagadnienie dotyczące postępowania z gazami i ich przechowywania w takich temperaturach. Stąd powstanie Kolb Dewara, które są używane do przechowywania gazów dzisiaj.

ostatni znaczący postęp w branży kriogeniki nastąpił w 1908 roku, kiedy fizyk Heike Kamerling Onnes skroplił Hel w temperaturze 4,2 K, a następnie 3,2 K., Postęp kriogeniki po tym rozwoju był znacznie mniejszy, ponieważ prawo termodynamiczne mówi, że można zbliżyć się do zera absolutnego, ale nigdy go nie osiągnąć. Technologia posunęła się znacznie bardziej od tego ostatniego wielkiego odkrycia i teraz możemy zamrażać materiały w bardzo małych odległościach od zera absolutnego, jednak naukowcy nadal nie byli w stanie złamać prawa termodynamicznego, gdzie każda cząstka ma zerową energię.

do czego służy kriogenika?

kriogenika jest stosowana w różnych zastosowaniach., Może być stosowany do produkcji pól kriogenicznych dla rakiet, w maszynach MRI, które wykorzystują ciekły hel i wymagają chłodzenia kriogenicznego, przechowywania dużych ilości żywności, mgły efektów specjalnych, recyklingu, zamrażania próbek krwi i tkanek, a nawet chłodzenia nadprzewodników.

zastosowania i zastosowania:

Kriochirurgia. Rodzaj zabiegu, który wykorzystuje temperatury kriogeniczne w celu wyeliminowania niechcianych tkanek lub guzów. Historycznie kriochirurgia była stosowana w leczeniu różnych chorób, najczęściej łagodnych i złośliwych chorób skóry., Ten rodzaj operacji jest skuteczny, ponieważ działa za pomocą temperatury zamarzania na komórkach, które muszą być usunięte z organizmu. Kryształy lodu zaczynają tworzyć się na komórkach i ostatecznie rozrywają je na strzępy.

Krioelektronika. Ultra-zamrożone temperatury, które mogą zapewnić płyny kriogeniczne, oferują zdolność elektronów w materiałach do swobodnego poruszania się z niewielkim oporem. Jest to bardzo korzystne dla nadprzewodników i w projektowaniu statków kosmicznych. Na przykład tlen i wodór przechowywane jako płyny kriogeniczne są bardzo korzystnymi źródłami, które mogą być wykorzystane do zasilania rakiet kosmicznych.,

Kriobiologia. Badanie wpływu niskich temperatur na organizmy. Istnieje sześć głównych obszarów kriobiologii:

• badania nad zimną adaptacją mikroorganizmów, roślin, zwierząt i kręgowców
• kriokonserwacja tkanek komórkowych i zarodków stosowanych w zapłodnieniu invitro
• Konserwacja narządów

liofilizacja, liofilizacja leków

• Kriochirurgia należy do tej kategorii
• przechłodzenie stosowane w systemach biologicznych

• konserwacja żywności., Aby zachować zapakowaną żywność, taką jak produkty, produkty spożywcze można spryskać ciekłym azotem, aby wchłonąć ciepło w produkcie. Ostatecznie azot odparowuje przed spożyciem pokarmu. Dzięki zastosowaniu kriogeniki żywność może być przechowywana dłużej, bez zagrożenia chemicznego dla spożycia przez ludzi.

  transport gazów. Kriogenika jest również używany do transportu gazów, które nie są zazwyczaj kriogeniczne. Na przykład przy użyciu kriotechnologii gazy mogą być przekształcane w ciecze, aby ułatwić ich transport z jednego miejsca do drugiego., Weźmy gaz ziemny (LNG), który jest kombinacją etanu, metanu i innych gazów. Gdy gazy te stają się skroplone, zajmują znacznie mniej miejsca niż gdyby pozostały gazowe. Dlatego koszty transportu stają się niższe, a proces staje się znacznie łatwiejszy.

  krioterapia. To jest, gdy ciało jest narażone na ekstremalnie niskich temperaturach. Najczęstszym zastosowaniem tej aplikacji jest nowy trend kriospas. W tych obszarach ludzie mogą stać w kriosaunie wypełnionej płynami kriogenicznymi przez kilka minut., Badania wykazały, że leczenie to reklamuje wiele korzyści dla organizmu, takich jak zmniejszenie stanu zapalnego, zwiększenie energii, zarządzanie ból, a nawet może zwiększyć metabolizm, wśród innych roszczeń. Badania nad krioterapią są wciąż bardzo nowe, a korzyści nie zostały w pełni zbadane lub zrozumiane.

  Krionika. Kriokonserwacja zwierząt i ludzi z nadzieją, że pewnego dnia będą mogły być reanimowane w przyszłości. Jednak wielu, jeśli nie większość, naukowców ma wątpliwości co do twierdzeń.

  co dalej z Kriogenikami?,

  w miarę szybkiego rozwoju technologii obszary kriogeniki będą nadal się rozwijać, a ostatecznie rozszerzyć o kolejne zastosowania. Chociaż nie możemy przewidzieć, jakie zmiany nastąpią, wiemy, że bezpieczeństwo wokół płynów kriogenicznych jest koniecznością, bez względu na kierunek badań. Ważne jest, aby wszystkie aplikacje obsługujące, badające i wykorzystujące ciecze kriogeniczne stosowały odpowiednie środki ostrożności i monitory poziomu gazu oraz były w stanie zapewnić dokładne monitorowanie stężeń gazów.

  Dowiedz się więcej o bezpieczeństwie kriogenicznym tutaj.

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