Definisi dan Penggunaan Cryogenics

Cryogenics didefinisikan sebagai studi ilmiah material dan perilakunya sangat rendah suhu. Kata itu berasal dari bahasa Yunani cryo, yang berarti "dingin", dan genik, yang berarti "memproduksi". Istilah ini biasanya dijumpai dalam konteks fisika, ilmu material, dan kedokteran. Seorang ilmuwan yang mempelajari cryogenics disebut a cryogenicist. Bahan kriogenik dapat disebut a cryogen. Meskipun suhu dingin dapat dilaporkan menggunakan skala suhu apa pun, Kelvin dan skala Rankine paling umum karena mereka adalah skala absolut yang memiliki angka positif.

Betapa dinginnya suatu zat harus dianggap "kriogenik" adalah masalah beberapa perdebatan oleh komunitas ilmiah. Institut Nasional Standar dan Teknologi (NIST) AS menganggap cryogenics termasuk suhu di bawah -180 ° C (93,15 K; −292,00 ° F), yang merupakan suhu di atas refrigeran biasa (mis., Hidrogen sulfida, freon) adalah gas dan di bawahnya "gas permanen" (mis., udara, nitrogen, oksigen, neon, hidrogen, helium) adalah cairan. Ada juga bidang studi yang disebut "cryogenics suhu tinggi", yang melibatkan suhu di atas titik didih

Mengukur suhu kriogen membutuhkan sensor khusus. Resistance temperature detectors (RTDs) digunakan untuk melakukan pengukuran suhu serendah 30 K. Di bawah 30 K, silikon dioda sering digunakan. Detektor partikel kriogenik adalah sensor yang beroperasi beberapa derajat di atas nol absolut dan digunakan untuk mendeteksi foton dan partikel elementer.

Cairan kriogenik biasanya disimpan dalam perangkat yang disebut labu Dewar. Ini adalah wadah berdinding ganda yang memiliki ruang vakum di antara dinding untuk insulasi. Labu Dewar yang dimaksudkan untuk digunakan dengan cairan yang sangat dingin (mis., Helium cair) memiliki wadah isolasi tambahan yang diisi dengan nitrogen cair. Labu Dewar diberi nama untuk penemunya, James Dewar. Labu memungkinkan gas untuk keluar dari wadah untuk mencegah penumpukan tekanan mendidih yang dapat menyebabkan ledakan.

Cairan berikut ini paling sering digunakan dalam cryogenics:

Ada beberapa aplikasi cryogenics. Ini digunakan untuk menghasilkan bahan bakar kriogenik untuk roket, termasuk hidrogen cair dan oksigen cair (LOX). Medan elektromagnetik yang kuat yang dibutuhkan untuk resonansi magnetik nuklir (NMR) biasanya dihasilkan oleh superkompensasi elektromagnet dengan cryogens. Magnetic resonance imaging (MRI) adalah aplikasi dari NMR itu menggunakan helium cair. Inframerah kamera sering membutuhkan pendinginan kriogenik. Pembekuan kriogenik makanan digunakan untuk mengangkut atau menyimpan sejumlah besar makanan. Nitrogen cair digunakan untuk menghasilkan kabut untuk efek khusus dan bahkan koktail dan makanan khas. Bahan pembekuan menggunakan cryogens dapat membuatnya cukup rapuh untuk dipecah menjadi potongan-potongan kecil untuk didaur ulang. Suhu kriogenik digunakan untuk menyimpan spesimen jaringan dan darah dan untuk mempertahankan sampel eksperimental. Pendinginan kriogenik superkonduktor dapat digunakan untuk meningkatkan transmisi tenaga listrik untuk kota-kota besar. Pemrosesan kriogenik digunakan sebagai bagian dari beberapa perawatan paduan dan untuk memfasilitasi reaksi kimia suhu rendah (mis., Untuk membuat obat statin). Cryomilling digunakan untuk menggiling bahan yang mungkin terlalu lunak atau elastis untuk digiling pada suhu biasa. Pendinginan molekul (hingga ratusan nano Kelvin) dapat digunakan untuk membentuk keadaan materi yang eksotis. Laboratorium Atom Dingin (CAL) adalah instrumen yang dirancang untuk digunakan dalam gayaberat mikro untuk membentuk Bose Einstein kondensat (sekitar 1 pico suhu Kelvin) dan uji hukum mekanika kuantum dan fisika lainnya prinsip

Cryogenics adalah bidang luas yang mencakup beberapa disiplin ilmu, termasuk:

Cryonics - Cryonics adalah cryopreservasi hewan dan manusia dengan tujuan untuk menghidupkan kembali mereka di masa depan.

Cryosurgery - Ini adalah cabang operasi di mana suhu cryogenic digunakan untuk membunuh jaringan yang tidak diinginkan atau ganas, seperti sel kanker atau tahi lalat.

Cryoelectronics - Ini adalah studi tentang superkonduktivitas, rentang variabel-hopping, dan fenomena elektronik lainnya pada suhu rendah. Aplikasi praktis cryoelectronics disebut cryotronics.

Kriobiologi - Ini adalah studi tentang efek suhu rendah pada organisme, termasuk pelestarian organisme, jaringan, dan bahan genetik menggunakan kriopreservasi.

Sementara cryogenics biasanya melibatkan suhu di bawah titik beku nitrogen cair belum di atas itu nol mutlak, para peneliti telah mencapai suhu di bawah nol absolut (disebut Kelvin negatif suhu). Pada 2013 Ulrich Schneider di University of Munich (Jerman) mendinginkan gas di bawah nol mutlak, yang dilaporkan membuatnya lebih panas daripada lebih dingin!

• Braun, S., Ronzheimer, J. P., Schreiber, M., Hodgman, S. S., Rom, T., Bloch, I., Schneider, U. (2013) "Suhu Absolut Negatif untuk Tingkat Kebebasan Motional". Ilmu339, 52–55.
• Gantz, Carroll (2015). Pendinginan: Sejarah. Jefferson, North Carolina: McFarland & Company, Inc. hal. 227. ISBN 978-0-7864-7687-9.
• Nash, J. M. (1991) "Perangkat Ekspansi Vortex untuk Cryogenics Suhu Tinggi". Proc Konferensi Teknik Konversi Energi Antar Masyarakat 26, Vol. 4, hlm. 521–525.