Criogenie

Criogenia este un domeniu fizic care se ocupă în principal cu efectele asupra diferitelor materiale atunci când sunt răcite la temperaturi foarte scăzute și cu reacțiile lor la aceste temperaturi scăzute. Într-un anumit sens, criogenia poate fi înțeleasă și ca un echipament tehnic care ajută la menținerea temperaturilor scăzute.

Utilizarea criogeniei este foarte largă, nu este de mirare că o întâlnim în mai multe domenii. De exemplu, în cercetarea superconductivității sunt necesare temperaturi foarte scăzute, care sunt obținute cu ajutorul gazelor lichefiate, cum ar fi heliul sau azotul. De exemplu, Large Hadron Collider de la CERN folosește heliu lichid pentru răcire. În plus, heliul lichid este utilizat și în cosmonautică, pe lângă utilizarea sa ca gaz tehnic pentru menținerea presiunii în rezervoarele treptelor de rachete, este folosit și pentru răcire.

Sondele și sateliții expuși direct la radiațiile solare sunt echipate cu un sistem de răcire pe bază de heliu. Acest sistem nu îndeplinește doar o funcție de protecție împotriva soarelui, ci este, de asemenea, utilizat pentru răcirea instrumentelor care captează spectrul infraroșu. Un alt exemplu este Observatorul Spațial Herschel. O altă aplicație spațială este reprezentată de combustibilii criogenici. Printre acestea se numără hidrogenul și oxigenul lichid. Această combinație este utilizată de naveta spațială Space Shuttle sau de racheta Delta IV. În inginerie, se folosește tratarea termică criogenică pentru ajustarea structurii oțelului. În acest proces, structura martensitului este îmbunătățită și austenitul rezidual se descompune.

Sunt câteva metode folosite pentru a obține temperaturi foarte joase. De exemplu, la răcirea instrumentelor sau congelarea profundă sunt utilizate gaze lichefiate precum heliul și azotul. În plus, pentru lichefierea gazelor se folosește comprimarea și răcirea în mai multe trepte. Un exemplu ar putea fi ciclul Siemens. În acest ciclu, este utilizată legea lui Gay-Lussac, conform căreia comprimarea gazului crește temperatura sa termodinamică. Căldura generată este evacuată printr-un schimbător de căldură. Când presiunea scade, scade și temperatura. Tehnicile moderne includ răcirea magnetică pe principiul efectului magnetocaloric.