Kriyojenik

Sıvı azot (nitrojen)

Kriyojeni, fizikte çok düşük sıcaklıklarda yapılan üretim ve işlemler için kullanılan terimdir.Kriyojenist ise bu düşük sıcaklıklarda bu işlemleri yapan kişiye denir. Kriyojenist Celcius ve Fahrenheit'ın yerine mutlak değerler içeren Kelvin ve rankin skalalarını baz alır. Kriyojeni terimi çoğu zaman kurgu veya popüler kültürde yanlış olarak kullanılır. Bu bilim dalı birkaç terim içerir. Örneğin kriyobiyoloji, düşük sıcaklıkların organizmalara etkisini inceleyen bir biyoloji dalıdır. Kriyoameliyat, -196 santigrat dereceye kadar düşük sıcaklıklarda yapılan kanser hücreleri yok etme ameliyatlarına denir. Kriyoni, insan ve hayvan parçalarını gelecekte tekrar canlandırabilecek olan kriyomuhafazanın gelişmekte olan tıbbi teknoloji dalıdır. Sahadaki araştırmacılar kriyobiyoloji, kriyojeni, akışbilimi'nin de içinde bulunduğu birçok bilimin sonuçlarını uygulamaya koymaya çalışıyorlar. Kriyoelektronik, düşük sıcaklıklardaki süperiletkenliği inceleyen bilim dalıdır. Kriyotronik, kriyoelektroniğin pratik uygulamasıdır. Kriyoetik, kriyoniklerin etiksel içeriklerini inceleyen daldır. Kimin vücudunu dondurup öldürücü koşullardan kurtulmak ve gelecekte tedavi edilebilip önlenebilecek şeyler için vücudunu dondurmak istediğine odaklanır.

Etimoloji

Kriyojeni kelimesinin kökü yunancadan gelir ve anlamı "dondurucu soğuğun üretimi"dir. Ancak bu terim günümüzde düşük sıcaklık halinin sinonimidir. Hangi sıcaklıkta soğutma biter ve kriyojeni başlar tam tanımlanmamıştır ama çoğu bilim insanı -150 santigrat derecenin altını kriyojeni kabul ederler. ABD'deki Ulusal Standartlar ve Teknolojiler Enstitüsü -180 santigrat derece altını kriyojeni kabul etmektedir. Kalıcı denilen gazların normal kaynama noktaları -180 santigrat derecenin altında olduğundan dolayı bu sınır mantıklı bir yerde çizilmiştir.

Endüstriyel Uygulamalar

Kriyojenik musluk

Sıvı helyum ve sıvı nitrojen gibi sıvılaştırılmış gazlar birçok kriyojenik uygulamada kullanılırlar. Sıvı nitrojen kriyojeni'de en çok kullanılan elementtir ve elde etmek dünya genelinde yasaldır. Sıvı helyum'un da en düşük sıcaklıkları elde etmeye yaradığı için kullanımı yaygındır. Bu sıvılar Dewar şişelerinde saklanabilirler. Bu şişeler 2 duvarlı, duvarları arasında yüksek vakum bulunan ve sıvıya ısı transferini engelleyen şişelerdir. Tipik labarotuar Dewar şişeleri küreseldir, camdan yapılmadır ve dıştan metal bir dış konteyner ile korunur. Sıvı helyum gibi aşırı soğuk sıvıları içeren Dewar şişeleri iki duvar arasında sıvı nitrojen bulunur. Dewar şişeleri mucidi James Dewar'ın adını almıştır, Dewar aynı zamanda ilk kez hidrojeni sıvılaştıran adamdır.

Kriyojenik İşleme

Kriyojenik bilim dalı 2. Dünya Savaşı sırasında bilimadamlarının donmuş metallerin yıpranmaya daha dayanıklı olduğunu fark etmeleriyle gelişti. Bu kriyojenik teoriye dayanarak ticari kriyojenik işlem endüstrisi 1966'da Ed Busch tarafından açıldı. Isıl işlem endüstrisiyle birlikte Bursch 1966'da Detroit'te CryoTech adında bir şirket kurdu. Bu şirket 1999'da dünyanın en büyük ve en eski ticari kriyojenik işleme şirketi oldu. Busch orijinal olarak metal aletlerin yaşam süresini %200-%400 uzatma olasılığı deneyleri yaptı. Bu deneyler sırasında ısıl işlem yerine kriyojenik işlem kullandı. Sıvı nitrojen gibi kriyojenler daha sonra soğutma ve dondurma uygulamalarında kullanıldı. Statin ilaçlarının aktif içeriklerini üreten bazı kimyasal reaksiyonlar -100 santigrat derece gibi düşük sıcaklıklarda gerçekleşmelidir. Özel kriyojenik kimyasal reaktörler, reaksiyon ısısını çıkarmak ve reaksiyon için düşük sıcaklık oluşturur. Yemeklerin ve aşılar gibi biyoteknolojik ürünlerin dondurulması tutulma veya patlamalı dondurucu sistemler gerektirir. Bazı yumuşak ya da elastik materyaller çok soğuk sıcaklıklarda katı ve kırılgan hale gelirler. Bu da kriyojenik değirmen'i yüksek sıcaklıklarda döndürülemeyen bazı materyaller için bir seçenek olarak gösteriyor.

Kriyojenik işleme, ısıl işleme için bir vekil değildir. Daha çok ısıtma-söndürme-artış döngüsüne ektir. Normalde bir eşya söndürülürse son sıcaklığı ortamla aynıdır. Bunun tek sebebi ise çoğu ısıl işleyiciler soğutucu içeriğe sahip değildirler. Ortam sıcaklığıyla ilgili önemli metalurjisel hiçbir şey yoktur. Kriyojenik işlem ortam sıcaklığından -320 fahrenheit'a kadar devam eder. Çoğu örnekte kriyojenik döngü ısıl artış prosedürüyle devam eder. Tüm alaşımlar aynı kimyasal bileşenlere sahip olmadığı gibi, artış prosedürü materyalin kimyasal bileşenlerine veya ısı geçmişine göre değişkenlik gösterir. Toplam işlem 3-4 gün sürer.

İlgili yayınlar

• Haselden, G. G. (1971) Cryogenic fundamentals Academic Press, New York, ISBN 0-12-330550-0

Dış bağlantılar

• 300 Below - Founder of Commercial Cryogenic Industry (Since 1966)31 Mayıs 2010 tarihinde Wayback Machine sitesinde arşivlendi.
• Technical Description of Cryogenic process to produce LNG
• An Introduction to Cryogenics
• Cryogenics for English Majors: An introduction for non-scientists National High Magnetic Field Laboratory
• Cryogenics, Key to Advanced Science and Technology
• Cryogenic Society of America, Inc. (CSA) 1 Temmuz 2017 tarihinde Wayback Machine sitesinde arşivlendi.
• Tupolev's pages regarding Cryogenic airliners
• Lancaster University, Ultra Low Temperature Physics29 Ekim 2019 tarihinde Wayback Machine sitesinde arşivlendi. - ULT research group homepage
• IEA superconductivity agreement 22 Mart 2014 tarihinde Wayback Machine sitesinde arşivlendi.