درک مفهوم Cryogenics

Cryogenics به عنوان یک مطالعه علمی از مواد و رفتار آنها در دماهای بسیار پایین تعریف شده است. این کلمه از کرایوی یونانی گرفته شده است ، که به معنای "سرما" و واقعی است و به معنای "تولید" است. این اصطلاح معمولاً در زمینه فیزیک ، علم مواد و پزشکی روبرو می شود. دانشمندی که در زمینه بیماری شناسی تحقیق می کند به عنوان یک بیماری نادر شناخته می شود. یک ماده کرایوژن ممکن است یک کرایوژن نامیده شود. اگرچه دمای هوا با استفاده از هر مقیاس دما ممکن است گزارش شود ، مقیاس کلوین و رانکین رایج ترین هستند زیرا مقیاسهای مطلق هستند که دارای عدد مثبت هستند.


دقیقاً چقدر سرد بودن یک ماده که باید "سرماخوردگی" تلقی شود ، موضوعی است که مورد بحث جامعه علمی قرار گرفته است. انستیتوی ملی استاندارد و فناوری ایالات متحده (NIST) رمزنگاری را در نظر می گیرد دمای زیر 180 درجه سانتیگراد (93.15 درجه سانتیگراد ؛ 292.00 درجه فارنهایت) را شامل می شود ، این دمایی است که بالاتر از آن مبردهای معمولی (به عنوان مثال ، سولفید هیدروژن ، فروون) گازها و که در زیر آنها "گازهای دائمی" (به عنوان مثال هوا ، نیتروژن ، اکسیژن ، نئون ، هیدروژن ، هلیوم) مایعات هستند. همچنین یک مطالعه ی مطالعاتی به نام "کرایوژنیک دمای بالا" وجود دارد ، که شامل دمای بالاتر از نقطه جوش ازت مایع در فشار عادی (1/95 959 درجه سانتیگراد (37.36 کیلوگرم ؛ 320.42 درجه فارنهایت)) ، تا 50 درجه سانتیگراد (223.15 K؛ 858.00 ° F).


اندازه گیری دمای کرایوژن ها نیاز به سنسورهای مخصوص دارد. از آشکارسازهای دمای مقاومت (RTD) برای اندازه گیری دما به حداقل 30 K در زیر 30 K استفاده می شود ، اغلب از دیودهای سیلیکون استفاده می شود. ردیاب های ذرات کرایوژن سنسورهایی هستند که چند درجه بالاتر از صفر مطلق عمل می کنند و برای تشخیص فوتون ها و ذرات ابتدایی استفاده می شوند.

مایعات کرایوژنیک معمولاً در دستگاه هایی به نام فلاسک های Dewar ذخیره می شوند. این ظروف دو جداره هستند که برای ایجاد عایق ، بین دیوارها خلا وجود دارد. فلاسک های Dewar که برای استفاده با مایعات بسیار سرد در نظر گرفته شده است (به عنوان مثال ، هلیوم مایع) یک ظرف عایق اضافی پر از نیتروژن مایع دارند. فلاسک های Dewar برای مخترع خود ، جیمز دیوار نامگذاری شده است. فلاسک ها می توانند گاز را از داخل ظرف فرار کنند تا از جوش آمدن فشار که می تواند منجر به انفجار شود جلوگیری کند.


مایعات کرایوژنیک
مایعات زیر اغلب در کریوژنیک استفاده می شوند:

موارد استفاده از Cryogenics
برنامه های مختلفی از Cryogenics وجود دارد. این ماده برای تولید سوختهای کرایوژنیک برای موشکها از جمله هیدروژن مایع و اکسیژن مایع (LOX) استفاده می شود. زمینه های قوی الکترومغناطیسی مورد نیاز برای رزونانس مغناطیسی هسته ای (NMR) معمولاً توسط الکترومغناطیسهای سوپرکولینگ با کرایوژنها تولید می شوند. تصویربرداری با رزونانس مغناطیسی (MRI) کاربردی از NMR است که از هلیوم مایع استفاده می کند. دوربین های مادون قرمز اغلب به خنک کننده کرایوژنیک نیاز دارند. از انجماد مواد زائد خوراکی برای حمل یا ذخیره مقادیر زیادی مواد غذایی استفاده می شود. ازت مایع برای تولید مه برای جلوه های ویژه و حتی کوکتل ها و مواد غذایی مخصوص استفاده می شود. انجماد مواد با استفاده از کرایوژنها می تواند باعث شکننده شدن آنها به اندازه کافی برای بازیافت در قطعات کوچک شود. از درجه حرارت کرایوژنیک برای ذخیره نمونه ها از بافت و خون و حفظ نمونه های آزمایشگاهی استفاده می شود. از خنک کننده کرایوژنی ابررساناها ممکن است برای افزایش انتقال انرژی الکتریکی برای شهرهای بزرگ استفاده شود. پردازش کرایوژنیک بعنوان بخشی از برخی از درمان های آلیاژی و برای تسهیل واکنش های شیمیایی با درجه حرارت پایین (به عنوان مثال ، ساخت داروهای استاتین) استفاده می شود. Cryomilling برای آسیاب کردن موادی استفاده می شود که ممکن است خیلی نرم یا الاستیک باشند تا در دماهای معمولی آسیاب شوند. خنک کننده مولکول ها (تا صدها نانو کلوین) ممکن است برای شکل دادن حالت های عجیب و غریب از ماده استفاده شود. آزمایشگاه Atom Cold (CAL) ابزاری است که برای استفاده در ریزگردها به منظور تشکیل میعانات گزنی بوز انیشتین (حدود 1 درجه پیکو کلوین) و آزمایش قوانین مکانیک کوانتومی و سایر اصول فیزیکی طراحی شده است.

رشته های Cryogenic
Cryogenics یک رشته گسترده است که شامل چندین رشته ، از جمله:

Cryonics - Cryonics رمزنگاری حیوانات و انسانها با هدف احیای آنها در آینده است.

جراحی کرایوس جراحی - این شاخه ای از جراحی است که در آن از درجه حرارت کرایوژنیک برای از بین بردن بافت های ناخواسته یا بدخیم مانند سلول های سرطانی یا خال استفاده می شود.

Cryoelectronic - این مطالعه ابررسانایی ، فشار متوسط ​​متغیر و سایر پدیده های الکترونیکی در دمای پایین است. کاربرد عملی کریوالکترونیک کریوترونیک نامیده می شود.

Cryobiology - این مطالعه تأثیر دمای پایین بر روی ارگانیسم ها از جمله حفظ موجودات بدن ، بافت ها و مواد ژنتیکی با استفاده از روش انجماد است.

واقعیت سرگرم کننده Cryogenics
در حالی که کرایوژنیک معمولاً دمای زیر نقطه انجماد نیتروژن مایع و بالاتر از صفر مطلق را شامل می شود ، محققان دمای زیر صفر مطلق (به اصطلاح دمای منفی کلوین) را بدست آورده اند. در سال 2013 اولریش اشنایدر در دانشگاه مونیخ (آلمان) بنزین را زیر صفر مطلق خنک کرد که طبق گزارش ها ، این گرمایش را به جای سردتر انجام می داد!