극저온은 매우 저온에서 재료와 그들의 행동에 대한 과학적 연구로 정의됩니다. 이 단어는 그리스어 cryo 에서 나온 것입니다 , 이는 "콜드"를 의미하고 genic 을 의미합니다 , 이는 "생산"을 의미합니다. 이 용어는 일반적으로 물리, 재료 과학 및 의학의 맥락에서 발생합니다. 극저온을 연구하는 과학자들은 극저온 주의자라고합니다 . 극저온 물질은 극저온이라고 할 수 있습니다 . 온도 스케일을 사용하여 추운 온도가보고 될 수 있지만 켈빈 및 랭킨 스케일은 양수를 가진 절대 척도이기 때문에 가장 흔합니다.
물질이 얼마나 차가운지 "극저온"으로 간주되어야하는 것은 과학계의 일부 논쟁의 문제입니다. 미국 국립 표준 기술 연구소 (NIST)는 극저온학을 고려하여 -180 ° C (93.15 k; -292.00 ° F) 미만의 온도를 포함하는 것으로 간주합니다.이 온도는 일반 냉매 (예 :수소 황화물, 프레온)가 가스이며 "영구적 인 가스"(예 :공기, 옥소, 옥소, 옥소, 옥소, 옥소, 옥소, 옥소, 옥소)입니다. "고온 극저온학"이라는 연구 분야가 있으며, 이는 일반적인 압력에서 액체 질소의 끓는점 이상의 온도를 포함합니다 (-195.79 ° C (77.36 K; -320.42 ° F), 최대 -50 ° C (223.15 k; - 58.00 ° F).
.
Cryogens의 온도를 측정하려면 특별한 센서가 필요합니다. 저항 온도 검출기 (RTD)는 30K의 낮은 온도 측정을 수행하는 데 사용됩니다. 30K 미만의 실리콘 다이오드가 종종 사용됩니다. 극저온 입자 검출기는 절대 0도에서 몇도를 작동하고 광자와 기본 입자를 감지하는 데 사용되는 센서입니다.
극저온 액체는 일반적으로 Dewar Flasks라는 장치에 저장됩니다. 이들은 절연을 위해 벽 사이에 진공이있는 이중 벽 용기입니다. 매우 차가운 액체 (예 :액체 헬륨)와 함께 사용하기위한 Dewar Flask는 액체 질소로 채워진 추가 절연 용기를 갖는다. Dewar Flasks는 발명가 James Dewar의 이름을 따서 명명되었습니다. 플라스크를 통해 가스는 용기를 피하기 위해 압력 축적을 방지하여 폭발로 이어질 수 있습니다.
극저온 유체
다음 유체는 극저온에 가장 많이 사용됩니다.
| | fluid | 비등점 (k) | | 헬륨 -3 | 3.19 |
| 헬륨 -4 | 4.214 |
| 수소 | 20.27 |
| 네온 | 27.09 |
| 질소 | 77.36 |
| Air | 78.8 |
| 불소 | 85.24 |
| Argon | 87.24 |
| 산소 | 90.18 |
| 메탄 | 111.7 |
극저온의 사용
극저온의 여러 적용이 있습니다. 액체 수소 및 액체 산소 (LOX)를 포함한 로켓의 극저온 연료를 생산하는 데 사용됩니다. 핵 자기 공명 (NMR)에 필요한 강력한 전자기장은 일반적으로 냉동 고전과의 과냉각 전자석에 의해 생성된다. 자기 공명 영상 (MRI)은 액체 헬륨을 사용하는 NMR의 적용입니다. 적외선 카메라에는 종종 극저온 냉각이 필요합니다. 음식의 극저온 동결은 대량의 음식을 운송하거나 저장하는 데 사용됩니다. 액체 질소는 특수 효과와 특수 칵테일 및 음식을 위해 안개를 생산하는 데 사용됩니다. Cryogens를 사용한 동결 재료는 재활용을 위해 작은 조각으로 부서 질 수있을 정도로 부서지기 쉽습니다. 극저온 온도는 조직 및 혈액 표본을 저장하고 실험 샘플을 보존하는 데 사용됩니다. 초전도체의 극저온 냉각은 대도시의 전력 전송을 증가시키는 데 사용될 수 있습니다. 극저온 가공은 일부 합금 처리의 일부로 사용되며 저온 화학 반응 (예 :스타틴 약물을 만드는)을 촉진하기 위해 사용됩니다. Cryomilling은 일반 온도에서 밀링하기에는 너무 부드럽거나 탄력적 일 수있는 재료를 분쇄하는 데 사용됩니다. 분자의 냉각 (수백 개의 나노 켈빈)은 이국적인 물질 상태를 형성하는 데 사용될 수 있습니다. Call Atom Laboratory (CAL)는 Bose Einstein 응축수 (약 1 Pico Kelvin 온도) 및 양자 역학 및 기타 물리학 원리의 테스트 법률을 형성하기 위해 미세 촬영에 사용하도록 설계된 도구입니다.
극저온 분야
극저온은 다음을 포함하여 여러 분야를 포함하는 광범위한 분야입니다.
냉동 -Cryonics는 미래에 그들을 부활시키기위한 목표를 가진 동물과 인간의 냉동 보존입니다.
cryosurgery - 이것은 암 세포 또는 두더지와 같은 원치 않는 조직 또는 악성 조직을 죽이는 데 극저온 온도가 사용되는 수술의 분기입니다.
cryoelectronic S- 이것은 저온에서 초전도, 가변 범위 호핑 및 기타 전자 현상에 대한 연구입니다. Cryoelectronics의 실제 적용을 cryotronics 이라고합니다 .
cryobiology - 이것은 cryopreservation 를 사용한 유기체, 조직 및 유전자 물질의 보존을 포함하여 유기체에 대한 저온의 영향에 대한 연구입니다. .
극저온 재미있는 사실
극저온은 일반적으로 액체 질소의 동결 지점보다 낮지 만 절대 제로의 온도를 초과하지만, 연구자들은 절대 0 (소위 음의 켈빈 온도) 미만의 온도를 달성했습니다. 2013 년 뮌헨 대학교 (독일)의 Ulrich Schneider는 절대 제로 미만의 가스를 냉각 시켰으며, 이로 인해 더 차가운 대신 더 뜨거워졌습니다!
소스
- Braun, S., Ronzheimer, J.P., Schreiber, M., Hodgman, S.S., Rom, T., Bloch, I., Schneider, U. (2013) "운동의 자유도를위한 부정적인 절대 온도". 과학 339 , 52–55.
- Gantz, Carroll (2015). 냉장 :역사 . Jefferson, North Carolina :McFarland &Company, Inc. p. 227. ISBN 978-0-7864-7687-9.
- Nash, J. M. (1991) "고온 극저온을위한 소용돌이 확장 장치". Proc. 제 26 차 협회 에너지 전환 엔지니어링 컨퍼런스 , vol. 4, pp. 521–525.
