Kriogenik didefinisikan sebagai studi ilmiah tentang bahan dan perilakunya pada suhu yang sangat rendah . Kata tersebut berasal dari bahasa Yunani cryo , yang berarti “dingin”, dan genic , yang berarti “menghasilkan”. Istilah ini biasanya ditemukan dalam konteks fisika, ilmu material, dan kedokteran. Seorang ilmuwan yang mempelajari cryogenics disebut cryogenicist . Bahan kriogenik dapat disebut sebagai “kriogen” . Meskipun suhu dingin dapat dilaporkan menggunakan skala suhu apa pun, skala Kelvin dan Rankine adalah yang paling umum karena merupakan skala absolut.yang memiliki bilangan positif.
Persisnya seberapa dingin suatu zat untuk dianggap “cryogenic” adalah bahan perdebatan dalam komunitas ilmiah. Institut Standar dan Teknologi Nasional AS (NIST) menganggap cryogenics mencakup suhu di bawah −180 °C (93,15 K; −292,00 °F), yang merupakan suhu di atas refrigeran biasa (misalnya hidrogen sulfida, freon) yang berupa gas. dan di bawahnya “gas permanen” (misalnya, udara, nitrogen, oksigen, neon, hidrogen, helium) adalah cairan. Ada juga bidang studi yang disebut “kriogenik suhu tinggi”, yang melibatkan suhu di atas titik didih nitrogen cair padatekanan biasa (−195,79 °C (77,36 K; −320,42 °F), turun ke −50 °C (223,15 K; −58,00 °F).
Mengukur suhu kriogen membutuhkan sensor khusus. Detektor suhu resistansi (RTD) digunakan untuk melakukan pengukuran suhu serendah 30 K. Di bawah 30 K, dioda silikon sering digunakan. Detektor partikel kriogenik adalah sensor yang beroperasi beberapa derajat di atas nol mutlak dan digunakan untuk mendeteksi foton dan partikel elementer.
Cairan kriogenik umumnya disimpan dalam alat yang disebut labu Dewar. Ini adalah wadah berdinding ganda yang memiliki celah di antara dinding untuk isolasi. Labu Dewar yang dirancang untuk digunakan dengan cairan yang sangat dingin (misalnya, helium cair) memiliki wadah isolasi tambahan yang diisi dengan nitrogen cair. Labu Dewar dinamai menurut penemunya, James Dewar. Labu memungkinkan gas keluar dari wadah untuk mencegah penumpukan tekanan agar tidak mendidih dan berpotensi menyebabkan ledakan.
cairan kriogenik
Cairan berikut ini paling sering digunakan dalam cryogenics:
| Cairan | Titik didih (K) |
| helium-3 | 3.19 |
| helium-4 | 4.214 |
| Hidrogen | 20.27 |
| Neon | 27.09 |
| Nitrogen | 77.36 |
| Udara | 78.8 |
| Fluor | 85.24 |
| Argon | 87.24 |
| Oksigen | 90.18 |
| Metana | 111.7 |
Kegunaan cryogenic
Ada beberapa aplikasi cryogenics. Ini digunakan untuk menghasilkan bahan bakar roket kriogenik, termasuk hidrogen cair dan oksigen cair (LOX). Medan elektromagnetik kuat yang diperlukan untuk resonansi magnetik nuklir (NMR) umumnya dihasilkan dengan mendinginkan elektromagnet dengan cryogen. Resonansi magnetik nuklir (NMR) adalah aplikasi NMR menggunakan helium cair . Kamera inframerah seringkali membutuhkan pendinginan kriogenik. Pembekuan makanan kriogenik digunakan untuk mengangkut atau menyimpan makanan dalam jumlah besar. Nitrogen cair digunakan untuk menghasilkan kabut untuk efek khusus.dan bahkan koktail dan makanan khusus. Bahan beku dengan kriogen dapat membuatnya cukup rapuh untuk dipecah menjadi potongan-potongan kecil untuk didaur ulang. Temperatur kriogenik digunakan untuk menyimpan sampel darah dan jaringan serta untuk mengawetkan sampel eksperimental. Pendinginan kriogenik superkonduktor dapat digunakan untuk meningkatkan transmisi tenaga listrik untuk kota-kota besar. Pemrosesan kriogenik digunakan sebagai bagian dari beberapa perawatan paduan dan untuk memfasilitasi reaksi kimia suhu rendah (misalnya untuk membuat statin).Penggilingan kriogenik digunakan untuk menggiling bahan yang mungkin terlalu lunak atau elastis untuk digiling pada suhu normal. Pendinginan molekul (hingga ratusan nano Kelvin) dapat digunakan untuk membentuk keadaan materi yang eksotik. Laboratorium Atom Dingin (CAL) adalah instrumen yang dirancang untuk digunakan dalam gayaberat mikro untuk membentuk kondensat Bose Einstein (sekitar suhu puncak 1 Kelvin) dan menguji hukum mekanika kuantum dan prinsip fisika lainnya.
disiplin kriogenik
Cryogenics adalah bidang yang luas yang mencakup beberapa disiplin ilmu, termasuk:
Cryonics – Cryonics adalah cryopreservasi hewan dan manusia dengan tujuan menghidupkannya kembali di masa depan.
Cryosurgery – Ini adalah cabang operasi di mana suhu cryogenic digunakan untuk membunuh jaringan yang tidak diinginkan atau ganas, seperti sel kanker atau tahi lalat.
S cryoelectronics – Ini adalah studi tentang superkonduktivitas, lompatan rentang variabel, dan fenomena elektronik suhu rendah lainnya. Aplikasi praktis dari cryoelectronics disebut cryotronics .
Kriobiologi – Ini adalah studi tentang efek suhu rendah pada organisme, termasuk pengawetan organisme, jaringan, dan bahan genetik melalui kriopreservasi .
Fakta menyenangkan tentang cryogenics
Sementara cryogenics umumnya menyiratkan suhu di bawah titik beku nitrogen cair tetapi di atas nol mutlak, para peneliti telah mencapai suhu di bawah nol mutlak (disebut suhu Kelvin negatif). Pada tahun 2013, Ulrich Schneider di Universitas Munich (Jerman) mendinginkan gas di bawah nol mutlak, sehingga membuatnya lebih panas, bukannya lebih dingin.
Sumber
- Braun, S., Ronzheimer, JP, Schreiber, M., Hodgman, SS, Rom, T., Bloch, I., Schneider, U. (2013) “Suhu absolut negatif untuk derajat kebebasan bergerak”. Sains 339 , 52–55.
- Gantz, Caroll (2015). Pendinginan: Sejarah . Jefferson, Carolina Utara: McFarland & Company, Inc. hal. 227. ISBN 978-0-7864-7687-9.
- Nash, JM (1991) “perangkat ekspansi Vortex untuk cryogenics suhu tinggi”. prok. dari Konferensi Rekayasa Konversi Daya Antar-Masyarakat ke-26 , Vol. 4, hal. 521–525.
