CRYOGENIC LÀ GÌ

     

Khi vật chất ở vào một trạng thái khôn cùng lạnh khoảng chừng dưới -100 độ C thì đặc điểm của nó có thể thay đổi, thí dụ biến hóa chất vô cùng dẫn (superconductor). Technology cryo (cryogenics) là một ngành công nghệ chuyên nghiên cứu và phân tích tính chất của các vật liệu ở 1 nhiệt độ cực lạnh, những phương pháp để giữ lại lạnh ở ánh nắng mặt trời thấp và những ứng dụng của nó trong số ngành khác. Cryo là từ bỏ chữ Hy Lạp “kryos” có nghĩa là lạnh hay băng giá cùng genic có nghĩa là sản xuất.

Bạn đang xem: Cryogenic là gì

Trạng thái cryo là gì?

Các nhà khoa học không thống tuyệt nhất trong tư tưởng về trạng thái cryo, tức là lạnh tới bao nhiêu độ thì được xem như là ở tâm trạng cryo. Mặc dù theo Viện Tiêu chuẩn chỉnh và Kỹ Thuật quốc gia Hoa Kỳ (National Institute of Standards và Technology) thì tâm trạng cryo ban đầu từ ánh sáng âm 180 độ C.


Nhiệt độ xuất xắc đối: nhiệt độ của một vật chất (lỏng, rắn tuyệt hơi) là một giám sát sự hoạt động của những nguyên tử hay phân tử của vật hóa học đó. Vật hóa học nào có những phân tử chuyển động nhanh thì gồm nhiệt độ cao hơn là đồ dùng chất gồm phân tử hoạt động chậm.

Năm 1848, nhà đồ vật lý fan Anh William Thomson (sau này được phong tước và được nghe biết là Lord Kelvin) suy nghĩ là rất có thể có một tâm lý của vật hóa học mà hồ hết phân tử vào đó phần lớn hoàn toàn không đưa động. Khi không có vận động thì không tồn tại hơi rét và không tồn tại nhiệt độ. Ông Thomson định nghĩa tình trạng chính là tình trạng độ không hoàn hảo (absolute zero).

Tính theo bảng ánh sáng Celsius thì độ không hoàn hảo là -273.15 °C. Những nhà kỹ thuật cũng dùng một bảng thang ánh sáng gọi là nhiệt độ kelvin để vinh danh ông Thomson, viết tắt là K. Một đơn vị của thang nhiệt độ kelvin cũng bởi một đơn vị của độ Celsius, cơ mà 0 K là độ không hay đối. Có nghĩa là 0 K thì bởi -273°C và ngược lại 0°C thì bằng 273 K.

Các hóa học lỏng cryo

Có đầy đủ chất khí cơ mà hồi xưa bạn ta tưởng là quan trọng ở dạng lỏng được, nên gọi là khí mãi sau (permanent gas). Cơ mà vào nạm kỷ thiết bị 19, những nhà khoa học đã bước đầu có thể lỏng hóa (liquefy) những chất khí vĩnh cửu. Oxy được lỏng hóa trước tiên vào năm 1887 ở ánh nắng mặt trời 90.2 K sinh hoạt áp suất không khí bình thường. ánh sáng đó cũng được gọi là vấn đề sôi, tức là oxy đang ở thể lỏng với có nhiệt độ dưới 90.2 K, nếu ánh nắng mặt trời ấm lên đến mức 90.2 K thì oxy vẫn bốc thành hơi.

Sau đây là điểm sôi của vài chất lỏng cryo (cryogens): mêtan 111.6 K, argon 87.3 K, nitơ 77.3 K, hydro 20.4 K, cùng heli 4.2 K.

Làm sao để đạt tới trạng thái cryo

Có nhiều cách để làm giá tới tinh thần cryo. Phương thức đơn giản tốt nhất và nhờ vào nguyên tắc sự chuyển nhiệt (heat transfer). Hai vật chất để ngay gần nhau thì nhiệt đã truyền từ vật nóng qua đồ vật lạnh. Hậu quả là đồ dùng nóng vẫn lạnh đi với vật rét sẽ ấm lên. Như vậy mong muốn cho đồ vật nào giá buốt tới tinh thần cryo thì nhúng đồ dùng đó vào một bình đựng hóa học lỏng cryo.

Nhưng ý muốn có hóa học lỏng cryo thì cần làm sao? Đa số các phương pháp chế tạo nên chất lỏng cryo đều phụ thuộc sự nén nghiền và co và giãn của những loại khí. Một chất khí bị nghiền thì sẽ hiện ra nhiệt. Nhiệt độ này được hút ra ngoài, hơn thế nữa khí ép có thể được đến làm lạnh xuống hơn vì một cỗ hoán nhiệt. Tiếp đến khí nghiền được cho co giãn ra. Như vậy khí vẫn lạnh không chỉ có vậy và một phần sẽ hóa lỏng. Liên tiếp chu kỳ đó cho tới khi chất khí trở thành chất lỏng cryo.

Xem thêm: Tiểu Luận Nghiên Cứu Khoa Học Về Môi Trường Trong Thế Giới Hiện Đại

Đo sức nóng độ: Ở tinh thần cryo phần đông nhiệt kế hay không sử dụng được vì có khả năng sẽ bị đông đá. Mong mỏi đo ánh sáng cryo thì cần được có mọi bộ cảm ứng đặc biệt. Một dụng cụ đặc trưng gọi là bộ cảm ứng có sức chịu đựng lạnh (resistance temperature detector) được dùng làm đo ánh sáng xuống tới 30 K.

Bình cất chất lỏng cryo: chất lỏng cryo thường xuyên được chứa vào một trong những loại bình quánh biệt, gọi là bình Dewar, chọn cái tên theo tín đồ đã sáng tạo ra đẳng cấp bình này, ông James Dewar. Bình Dewar tất cả hai lớp. Ở thân hai lớp là chân ko để cách nhiệt. Bình nay gồm chỗ để hơi bay ra nhằm tránh áp suất vào bình tăng thêm quá cao và hoàn toàn có thể nổ.

Những vận dụng của technology cryo

Có tương đối nhiều ứng dụng của technology cryo, từ bỏ hỏa tiễn, y khoa cho tới kỹ nghệ. Sau đấy là một vài vận dụng quan trọng.

-Nhiên liệu cho hỏa tiễn

Từ thập niên 1960 NASA đã hiểu được hydrô lỏng (liquid hydrogen) là một trong những nhiên liệu tất cả hiệu năng cao nhất cho hỏa tiễn lúc kết phù hợp với một chất oxy hóa (oxidizer) như oxy lỏng. Tuy thế hydro lỏng cùng oxy lỏng là hai hóa học lỏng cryo, rất cần phải giữ tại một nhiệt độ rất lạnh. Hydro lỏng rất cần được giữ ở nhiệt độ -253 độ C cùng oxy lỏng sống -183 độ C. Nên có rất nhiều vấn đề kỹ thuật cần phải vượt qua mới dùng được cho hỏa tiễn. Năm 1962, hỏa tiễn Centaur dùng nhiên liệu hydro lỏng đang phát nổ chỉ với sau 54 giây. Tiếp nối nhiều nhà khoa học trong NASA kể cả thân phụ đẻ ngành hỏa tiễn Wernher Von Braun đã phản đối việc dùng hydro lỏng làm nhiên liệu cho hỏa tiễn do có vô số khó khăn về kỹ thuật. Nhưng ở đầu cuối NASA cũng thừa qua được những khó khăn và hiện giờ hydro lỏng là nguyên nhiên liệu được dùng trong không ít hỏa tiễn như hỏa tiễn bao gồm của tàu con thoi (Space Shuttle). Hiện giờ các nước Nga, Nhật Bản, Trung Quốc, Ấn Độ cũng tương tự Châu Âu hồ hết dùng hydro lỏng làm cho nhiên liệu mang đến nhiều một số loại hỏa tiễn.

*
NASA phân tách nhiên liệu hydro lỏng mang đến hỏa tiễn (Hình: NASA)

-Siêu dẫn

Một chất siêu dẫn (superconductor) là một trong chất dẫn năng lượng điện mà không trở nên thất thoát tích điện như tỏa nhiệt. Cho đến hiện thời chất rất dẫn chỉ tồn tại tại một nhiệt độ quá thấp khoảng từ bỏ 100 K tới 10 K. Điện truyền đi xa bằng đa số dây điện như đồng bị mất năng lượng rất nhiều. Nếu dùng chất rất dẫn thì không biến thành thất thoát, nhưng duy trì dây dẫn điện ở một nhiệt độ cực thấp thì hết sức tốn kém, đề nghị trên thực tiễn chưa được áp dụng.

-Y khoa

Giải phẫu cryo (Cryosurgery)– Đây là kỹ thuật cần sử dụng nitơ lỏng để tiêu diệt những tế bào bệnh. Khi ánh sáng bị giảm đi cực lạnh thì nước vào tế bào đông thành tinh thể đá và làm bị tiêu diệt tế bào đó. Giải phẫu cryo đã được dùng từ khá nhiều năm trong câu hỏi chữa trị ung thư da và cũng rất được dùng nhằm trị một số các một số loại ung thư khác.

Máy tạo hình ảnh cộng tận hưởng từ MRI – thiết bị tạo ảnh cộng hưởng từ (magnetic resonnance imaging, thường được call là MRI) cần có một từ trường thật là mạnh. Để tạo ra một sóng ngắn mạnh các máy MRI thường được sử dụng một nam châm hút siêu dẫn (superconducting magnet). Kỹ thuật cryo được dùng để làm giữ những cuộn dây của nam châm từ siêu dẫn ở nhiệt độ -269 độ C.

Xem thêm: Bánh Trung Thu Đông Phương Hải Phòng Tại Hà Nội, Bánh Trung Thu Đông Phương

*
Máy MRI dùng kỹ thuật cryo. (Hình: www.wglt.org)

Làm ướp lạnh thực phẩm – Nitơ lỏng có thể được dùng để gia công đông lạnh nhanh thực phẩm như đồ biển cả và những loại thịt.

Công nghệ cryo trong tương lai

Vẫn còn nhiều vận dụng của technology cryo hiện đang trong giai đoạn nghiên cứu và phạt triển. NASA mới nhận tài trợ một dự án nghiên cứu ở Đại học Illinois về sự việc dùng hydro lỏng làm việc trạng thái cryo nhằm chứa tích điện cho máy bay điện. Sau đây chắc còn các ứng dụng thực tiễn của công nghệ cryo. (Hà Dương Cự)

—-Nguồn tài liệuhttp://www.scienceclarified.comhttps://cryogenicsociety.org/https://trc.nist.gov