क्रायोजेनिक्स परिभाषा और उपयोग

क्रायोजेनिक्स को सामग्री के वैज्ञानिक अध्ययन और उनके व्यवहार को बेहद कम पर परिभाषित किया गया है तापमान. यह शब्द ग्रीक से आया है क्रायो, जिसका अर्थ है "ठंडा", और genic, जिसका अर्थ है "उत्पादन"। शब्द आमतौर पर भौतिकी, सामग्री विज्ञान और चिकित्सा के संदर्भ में सामने आया है। क्रायोजेनिक्स का अध्ययन करने वाले वैज्ञानिकों को कहा जाता है cryogenicist. एक क्रायोजेनिक सामग्री को एक करार दिया जा सकता है cryogen. हालांकि किसी भी तापमान पैमाने पर ठंडे तापमान की सूचना दी जा सकती है, केल्विन और रैंकिन तराजू सबसे आम हैं क्योंकि वे पूर्ण पैमाने हैं कि सकारात्मक संख्या है।

वास्तव में किसी पदार्थ को "क्रायोजेनिक" माना जाना कितना ठंडा है, यह वैज्ञानिक समुदाय द्वारा कुछ बहस का विषय है। यू.एस. नेशनल इंस्टीट्यूट ऑफ स्टैंडर्ड एंड टेक्नोलॉजी (एनआईएसटी) क्रायोजेनिक्स को °180 ° C (93.15 K) से नीचे तापमान शामिल करने के लिए मानता है; −292.00 ° F), जो एक ऐसा तापमान है जिसके ऊपर आम रेफ्रिजरेंट (जैसे, हाइड्रोजन सल्फाइड, फ़्रीऑन) हैं गैसें और नीचे जो "स्थायी गैसें" (जैसे, वायु, नाइट्रोजन, ऑक्सीजन, नियॉन, हाइड्रोजन, हीलियम) हैं तरल पदार्थ। अध्ययन का एक क्षेत्र "उच्च तापमान क्रायोजेनिक्स" भी है, जिसमें उबलते बिंदु से ऊपर तापमान शामिल है

क्रायोजेन्स के तापमान को मापने के लिए विशेष सेंसर की आवश्यकता होती है। प्रतिरोध तापमान डिटेक्टर (आरटीडी) का उपयोग तापमान माप लेने के लिए किया जाता है, जो कि 30 K से कम है। 30 K से नीचे, सिलिकॉन डायोड अक्सर उपयोग किया जाता है। क्रायोजेनिक कण डिटेक्टर कुछ डिग्री संचालित करने वाले सेंसर हैं पूर्ण शून्य से ऊपर और फोटॉन और प्राथमिक कणों का पता लगाने के लिए उपयोग किया जाता है।

क्रायोजेनिक तरल पदार्थ आमतौर पर उपकरणों में जमा होते हैं जिन्हें देवर फ्लास्क कहा जाता है। ये दोहरे दीवारों वाले कंटेनर हैं जिनके इन्सुलेशन के लिए दीवारों के बीच एक वैक्यूम है। बेहद ठंडे तरल पदार्थों (जैसे, तरल हीलियम) के साथ उपयोग के लिए इच्छित देवर फ्लास्क में तरल नाइट्रोजन से भरा एक अतिरिक्त इन्सुलेट कंटेनर होता है। देवर फ्लास्क का नाम उनके आविष्कारक जेम्स देवर के नाम पर रखा गया है। फ्लास्क गैस को कंटेनर से बचने की अनुमति देता है ताकि दबाव निर्माण को उबलने से रोका जा सके जिससे विस्फोट हो सकता है।

निम्नलिखित तरल पदार्थ क्रायोजेनिक्स में सबसे अधिक उपयोग किए जाते हैं:

क्रायोजेनिक्स के कई अनुप्रयोग हैं। इसका उपयोग तरल हाइड्रोजन और तरल ऑक्सीजन (LOX) सहित रॉकेट के लिए क्रायोजेनिक ईंधन का उत्पादन करने के लिए किया जाता है। परमाणु चुंबकीय अनुनाद (NMR) के लिए आवश्यक मजबूत विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र आमतौर पर क्रायोमेनस के साथ सुपरक्रोमिंग इलेक्ट्रोमैग्नेट द्वारा निर्मित होते हैं। चुंबकीय अनुनाद इमेजिंग (MRI) NMR का एक अनुप्रयोग है जो तरल हीलियम का उपयोग करता है. इन्फ्रारेड कैमरों को अक्सर क्रायोजेनिक कूलिंग की आवश्यकता होती है। भोजन की क्रायोजेनिक फ्रीजिंग का उपयोग बड़ी मात्रा में भोजन के परिवहन या भंडारण के लिए किया जाता है। कोहरे का उत्पादन करने के लिए तरल नाइट्रोजन का उपयोग किया जाता है विशेष प्रभावों के लिए और यहां तक ​​कि विशेष कॉकटेल और भोजन। क्रायोजेन्स का उपयोग करने वाली ठंड सामग्री उन्हें रीसाइक्लिंग के लिए छोटे टुकड़ों में तोड़ने के लिए पर्याप्त भंगुर बना सकती है। क्रायोजेनिक तापमान का उपयोग ऊतक और रक्त नमूनों को संग्रहीत करने और प्रयोगात्मक नमूनों को संरक्षित करने के लिए किया जाता है। क्रायोजेनिक कूलिंग सुपरकंडक्टर्स के बड़े शहरों के लिए बिजली के पारेषण को बढ़ाने के लिए इस्तेमाल किया जा सकता है। क्रायोजेनिक प्रसंस्करण का उपयोग कुछ मिश्र धातु उपचारों के हिस्से के रूप में किया जाता है और निम्न तापमान रासायनिक प्रतिक्रियाओं (जैसे स्टैटिन ड्रग्स बनाने के लिए) को सुविधाजनक बनाने के लिए किया जाता है। क्रायोमिलिंग का उपयोग मिल की सामग्रियों के लिए किया जाता है जो साधारण तापमान पर पिघले जाने के लिए बहुत नरम या लोचदार हो सकती हैं। अणुओं की कूलिंग (सैकड़ों नैनो केल्विन के नीचे) का उपयोग पदार्थ के बाहरी राज्यों को बनाने के लिए किया जा सकता है। कोल्ड एटम प्रयोगशाला (सीएएल) एक उपकरण है जिसे बोस आइंस्टीन बनाने के लिए माइक्रोग्रैविटी में उपयोग के लिए डिज़ाइन किया गया है घनीभूत (लगभग 1 पिको केल्विन तापमान) और क्वांटम यांत्रिकी और अन्य भौतिकी के परीक्षण कानून सिद्धांतों।

क्रायोजेनिक्स एक व्यापक क्षेत्र है जिसमें कई विषयों शामिल हैं:

cryonics - क्रायोनिक्स भविष्य में उन्हें पुनर्जीवित करने के लक्ष्य के साथ जानवरों और मनुष्यों का क्रायोप्रेसिंग है।

क्रायोसर्जरी - यह सर्जरी की एक शाखा है जिसमें क्रायोजेनिक तापमान का उपयोग अवांछित या घातक ऊतकों, जैसे कैंसर कोशिकाओं या मोल्स को मारने के लिए किया जाता है।

Cryoelectronics - यह कम तापमान पर सुपरकंडक्टिविटी, वेरिएबल-रेंज हॉपिंग और अन्य इलेक्ट्रॉनिक घटनाओं का अध्ययन है। क्रायोइलेक्ट्रॉनिक के व्यावहारिक अनुप्रयोग को कहा जाता है cryotronics.

Cryobiology - यह जीवों पर कम तापमान के प्रभावों का अध्ययन है, जिसमें जीवों के संरक्षण, ऊतक, और आनुवंशिक सामग्री का उपयोग करना शामिल है क्रायोप्रिजर्वेशन.

जबकि क्रायोजेनिक्स में आमतौर पर तरल नाइट्रोजन के हिमांक से नीचे का तापमान शामिल होता है पूर्ण शून्य, शोधकर्ताओं ने पूर्ण शून्य (तथाकथित नकारात्मक केल्विन) के नीचे तापमान हासिल किया है तापमान)। 2013 में म्यूनिख विश्वविद्यालय (जर्मनी) में उलरिच श्नाइडर ने निरपेक्ष शून्य से नीचे गैस को ठंडा कर दिया, जिसने ठंड के बजाय इसे गर्म बना दिया!

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