Soğutma, malzemelerin çok düşük sıcaklıklarda gözlemlenen özelliklerinin bilimsel olarak incelenmesidir. Kelimenin yapısı incelendiğinde Yunanca kökenli olduğu ve soğuk anlamına gelen kriyo ile üretmek anlamına gelen gen kelimelerinden türetildiği görülür. Terim fizik ile ilişkilidir, ancak farmasötikler, malzeme bilimi ve elektronik dahil olmak üzere çeşitli konularda uygulamaları vardır. Bu alandaki bilim adamları ve uzmanlara soğutma denir.
İçindekiler
kriyojenik standartlar
Bilim camiasında bir maddenin ne kadar soğukta soğutulması gerektiği biraz belirsizdir. Bugün, ABD Ulusal Standartlar ve Teknoloji Enstitüsü’ne (NIST) göre, soğutucu akışkanlar, freon ve hidrojen sülfit gibi yaygın soğutucu akışkanların bir gazda bulunduğu -180°C’nin (93,2K) altındaki sıcaklıklarda incelenen maddelerle ilgilidir. . şart. Altında oksijen, nitrojen, hidrojen ve helyum gibi kararlı gazlar sıvı halde bulunur. Ayrıca, normal basınçta sıvı nitrojenin kaynama noktasının üzerindeki sıcaklıklarla, yani 195,8°C’den (77,4K) “50°C”ye kadar, kriyojenik yüksek sıcaklık adı verilen özel bir teknoloji de vardır. Ayrıca bir çalışma alanı vardır.
soğutucu sıvı
Kriyojenik uygulamalarda yaygın olarak kullanılan bazı akışkanlar şu şekilde sıralanmıştır:
Soğutucunun kaynama noktası
Kelvin (k) cinsinden satigrad cinsinden (°C)
Helyum-3 3,19 -269,96
Helyum-4 4.21 -268.94
Hidrojen 20.27-252.88
Neon 27.09 -246.06
Azot 77.09 – 196.06
Hava 78.80 -194.35
Flor 85.24 -187.91
Argon 87.24 -185.91
Oksijen 90.18 -182.97
Metan 111.70 – 161.45
Kriyojenik alan, II. Dünya Savaşı sırasında, bilim adamlarının daha düşük sıcaklıklara maruz kalan metallerin aşınmaya ve yırtılmaya karşı daha fazla direnç gösterdiğini keşfettiklerinde ilerleme kaydetti. Bu kriyojenik işleme teorisine dayanarak, kriyojenik işleme 1960’ların sonlarında ticarileştirilmeye başlandı. 1965 yılında Ed Bush adında bir iş adamı Detroit’te CryoTech’i kurdu. Busch, ısıl işlem endüstrisinde bir geçmişe sahiptir ve şirketi, kriyojenik teknolojiyi kullanarak metal takım ömrünü %300-500 oranında iyileştirme olasılığını düşündükten sonra kurmuştur.
Kriyojenik işleme
Kriyojenik sıvılar genellikle adını ünlü bilim adamı James Dewar’dan alan Dewar flask adı verilen özel kaplarda saklanır. Bunlar, duvarlar arasında vakum yalıtımı olan çift cidarlı kaplardır. Dewar şişeleri, sıvı helyum gibi son derece soğuk sıvıları bile depolamak için tasarlanmıştır. Bu şişeler, patlamaya neden olabilecek kaynama basıncındaki artışı önlemek için gazın kaptan kaçmasına izin verir. Ancak kriyojenlerin sıcaklığını ölçmek için özel sensörler gerekir. -243 °C ve -243 °C’ye kadar düşük sıcaklık ölçümleri almak için düşük maliyetli olmaları nedeniyle dirençli sıcaklık dedektörleri (RTD’ler) tercih edilmekte ve özel bir silikon diyot kullanılmaktadır.
kriyojenik uygulamalar
Soğutucu maddeler tıpta, havacılıkta, teknolojide vb. kullanılır. Aşağıdakiler gibi farklı disiplinlere uygulanabilir:
kriyoserahi
Kriyocerrahi, cerrahide kriyojenik materyaller kullanılarak anormal veya hastalıklı dokuların yok edilmesini içeren kriyocerrahiden türetilen bir tıp dalıdır. Kriyocerrahi, vücut sıcaklığının üzerindeki donma sıcaklıklarının yıkıcı gücünden yararlanan minimal invaziv bir cerrahidir. Sıcaklık belirli bir seviyenin altına düştüğünde hücre içinde buz kristalleri oluşmaya başlar. Bu, hücre yoğunluğunu ayırır ve azaltır. Bu sayede kriyocerrahi, iç ve dış tümörlerin yanı sıra kemik tümörlerinin tedavisinde de kullanılmaktadır. İç tümörleri tedavi etmek için kriyoprob adı verilen içi boş bir alet kullanılır; Bu cihaz tümöre dokunuyor. Argon gazı veya sıvı nitrojen, kriyojenik prob aracılığıyla tümör bölgesinden geçirilir. Ultrason veya MRI genellikle kriyojenik probu hareket ettirmek ve hücre dondurma sürecini izlemek için kullanılır. Bu şekilde, yakın dokulara verilen hasar en aza indirilebilir.
Kriyoelektronik
Kriyoelektronik veya kriyotronik, tipik olarak kriyojenik koşullar altında süperiletkenlik çalışmasını içeren kriyojeniklerden türetilen bir mühendislik dalıdır. Kriyoelektronik nispeten yeni bir alandır ve devrim niteliğindeki uygulamalarla ilgili birçok çalışma halen devam etmektedir. Herhangi bir yeni teknolojinin kaderini belirleyen ana faktör, kullanışlılığı ve maliyet etkinliğidir. Bilgisayarlar, bilgi iletim hatları ve manyetik elektrokardiyogramlar gibi soğuk ve süper iletken elektroniği kullanabilen cihaz ve aletler büyük ticari potansiyele sahiptir. Bilim adamları, süper iletkenlik üzerinde çalışan bir anahtar olan tünelleme chyrotron ile bilgisayarları daha ucuz hale getirmek için aşırı soğutma teknolojisi üzerinde çalışıyorlar. Büyük şehirlerde havai kablolarla elektrik enerjisi iletilemediği için yer altı kabloları kullanılmaktadır. Ancak bu yer altı kabloları, tellerin direncini artırarak ısınır ve bu da güç kaybına neden olur. Helyum veya nitrojen gibi kriyojenik sıvılar kullanılarak da elde edilebilecek enerji verimliliğini artırarak bu enerji israfını durdurmak için süperiletkenler yani iç direnci sıfır iletkenler devreye giriyor.
Soğutucu akışkanların elektrik enerjisi iletimi için süper iletkenlik elde etmek üzere nasıl kullanılabileceğini anlamak için çok sayıda test ve fizibilite çalışması devam etmektedir. Kriyoelektronik, akım, voltaj ve gücün daha doğru okunmasına ve ölçülmesine izin verir ve uzay aracı ve biyomedikal cihazlar gibi hassas kontrol gerektiren çok heyecan verici uygulamalar bulabilir.
diğer uygulamalar
Soğutma bilimi, tıbbi ve elektronik alanların yanı sıra başka birçok alanda da uygulama alanı bulmaktadır. Roketler ve uzay araçları için sıvı hidrojen ve sıvı oksijen (LOX) gibi kriyojenik yakıtlar üretmek için kullanılırlar. Soğutulmuş dondurma, büyük miktarlarda gıdayı daha uzun süre taşımak ve saklamak için kullanılır. Sıvı nitrojen ve karbondioksit kullanan kriyojenik teknoloji, popüler gece kulüplerinde görülen soğuk, beyaz bir pus etkisi yaratır. Bu harika alandaki uygulamaların tek sınırı hayal gücümüz!
kaynak:
https://www.azonano.com/article.aspx?ArticleID=5091
https://gaslab.com/blogs/articles/what-is-cryogenics
yazar: Özlem Güvenç Ağaoğlu
Diğer gönderilerimize göz at
[wpcin-random-posts]