«Kriogenia»: berrikuspenen arteko aldeak

20 bytes added ,  Duela 4 urte
t
clean up using AWB
(Orri berria: «thumbnail|90px|Balbula kriogenikoa. '''Kriogenia''' oso tenperatura hotzak lortzeko teknikak eta oso tenperat...»)
 
t (clean up using AWB)
[[Fitxategi:Cryogenic carbon steel socket weld globe valve.jpg|thumbnail|90px|Balbula kriogenikoa.]]
'''Kriogenia''' oso [[tenperatura]] hotzak lortzeko teknikak eta oso tenperatura hotzetan izaten den jokaera aztertzen dituen [[fisika]]ren alorra da. Ez da hitzartu gaineko mugarik tenperatura kriogenikoentzat, baina [[Estatu Batuetako Eredu eta Teknologia Institutu Nazionala]]k kriogenia hitza –150 [[°C]] (123 [[°K]])-tik beherako tenperaturei aplikatzea aholkatzen du. Zientzialari batzuentzat [[oxigeno]]aren isurkari bihurtzeko puntu normala (-183  °C) da gaineko muga. Isurkari lurrunkorren lurruntze azkarraren bidez edo 150-200 atmosfera bitarteko presiopean dauden gasen hedatzearen bidez lortzen dira tenperatura kriogenikoak. Hedatzea soila izan daiteke, presio txikiagoko ganberaren batekin komunikatzen duen balbula baten bidezkoa, edo [[aldizkako motor]] bateko zilindro batean gerta daiteke, gasak motorraren pistoia bultza dezan.
== Bilakaera historikoa ==
Behe tenperaturetako fisikari buruzko lehenbiziko lanak [[Humphry Davy]] eta [[Michael Faraday]]k egin zituzten 1823 eta 1845 bitartean: gasak sortu zituzten nahastura bat alderantziz jarritako V baten itxurako hodi itxi baten muturrean berotuz. Hodiaren beste muturra izotz eta gatz artean sartuta zegoen, hozteko. Behe tenperaturen eta presio garaien nahasketak isurkari bihurtzen zuen gasa. Hodia irekitzean, isurkaria berehala lurruntzen zen, eta irakite tenperatura normalera iristeraino hozten zen. [[Karbono dioxido]] solidoaren eta eterraren nahastura presio txikitan lurrunduz, Faradayk 163 °K (-110  °C) inguruko tenperatura lortu zuen. Gas bat, tenperatura moderatuan, balbula batetik zehar hedatzen bada, haren tenperatura handitu egiten da. Baina haren hasierako tenperatura alderanzketa tenperatura deitua baino txikiagoa bada, hedadurak tenperatura beheratzen du: [[Joule-Thomson efektu]]a esaten zaio horri. Hidrogenoaren eta helioaren –gas kriogeniko nagusietako bi– alderanzketa tenperaturak oso-oso apalak dira, eta haien tenperatura gasaren hedaduraz beheratuko bada, alderanzketa tenperatura bera baino gehiago hoztu behar dira lehenbizi: [[hidrogenoa aire isurkariz eta helioa hidrogeno isurkariz. Oro har, metodo horrek ez du gas guztia kolpetik isurkari bihurtzen, baina saioa behin eta berriro errepikatuz, [[Louis Paul Cailletet]] fisikari frantsesak eta [[Raoul Pierre Pictet]] fisikari suitzarrak, zeinek bere aldetik, oxigeno isurkarizko tanta batzuk lortu zituzten 1877an. Ikertzaile haien aurkikuntzak edozein gas isurkari bihurtzeko aukera eskaini zuen handik aurrera. [[Heike Kamerlingh Onnes]] fisikari holandarrak aire isurkaria produzitzeko lehen lantegia sortu zuen 1894an. Hurrengo 40 urteetan, Britainia Handia, Frantzia, Alemania eta Errusiako ikertzaileek zenbait hobekuntza egin zituzten. 1898an, [[James Dewar]] britainiar kimikariak hidrogeno isurkaria lortu zuen, eta 1908an Kamerlingh Onnesek helio isurkaria (isurkari bihurtzen zailena).
 
== Desmagnetizazio adiabatikoa ==
{{sakontzeko|Desmagnetizazio adiabatiko}}
[[Helio]] isurkaria presio txikitan lurruntzeak 0,7 °K (-272,45  °C)-rainoko tenperaturak sortzen ditu. Are tenperatura txikiagoak lor daitezke desmagnetizazio adiabiatikoaren bidez. Prozesu horretan eremu magnetiko bat sortzen da helio isurkarian jarritako gai paramagnetiko baten inguruan. Eremuak [[espin elektroniko]]ak lerrokatzen ditu. Deskonektatzean, espinek zeinek bere ausazko norabidea hartzen dute eta lagin osoaren energia termikoa txikitzen dute. Horrela, 0,002 °K graduraino ere beheratzen da tenperatura. Modu berean, espin nuklearren lerrokatzeak eta gero eremu magnetikoa deskonektatzeak 0,00001 °K inguruko tenperaturak sortu ditu. [[Dewar ontzi]]ek edo termoek tenperatura kriogenikoak dituzten isurkariak gordetzeko ahalmena dutela frogatu dute. Termo horiek bi ontzi dituzte, bata bestean sartuta, eta bi ontzien artean hutsunea egindako tarte bat dago. Barruko ontziaren kanpoaldea eta kanpoko ontziaren barrualdea geruza bakartzaile batez estalita daude, beroa irraden bidez hutsunea igaro dezan eragozteko. Aire isurkaria baino gai hotzagoak ezin dira Dewar ontzietan erabili, airea laginean kondentsatuko litzatekeelako edo tapoi solido bat eratuko litzatekeelako, eta tapoiak askatzen diren lurrunei irteten eragotziko liekelako; lurrunak pilatu eta ontzia hautsiko lukete. Eremu kriogeniko batean tenperatura hartzea ez da erraza. Horretarako erabiltzen den bide bat hidrogeno edo helio kopuru jakin baten presioa neurtzea da; baina metodo horrek huts egiten du tenperaturarik apalenetan. Helio 4aren (edo helio 3aren) lurrunaren presioa erabiltzeak hobetu egiten du aurreko prozedura. Metalen edo erdieroaleen ezaugarri magnetikoak edo [[erresistentzia elektrikoa zehazteak, are gehiago handitzen du tenperatura neurgarrien eskala.
 
== Ezaugarri aldaketak ==
Tenperatura kriogenikoetan, material askoren portaera aldatu egiten da. [[Merkurio]]a gotortu egiten da, eta goma beira bezain hauskor bihurtzen da. Gasen eta isurkarien bero espezifikoa apaltzen da, quantumen teoriaren iragarpenak berresteko moduan. Metal eta metaloide askoren erresistentzia elektrikoa –ez guztiena, hala ere– kolpetik jaisten da zerora kelvin gutxiko tenperaturan. [[Supereroale]] bihurtzeraino hoztutako eraztun metaliko batean korronte elektrikoa sartzen bada, korronteak eraztunean segitzen du handik ordu batzuetara ere. Material supereroale batek korronteari eusteko duen ahalmenari esker, tenperatura apal horietan dabiltzan ordenagailuetako memorien modulu esperimentalak diseinatu izan dira. Harrigarria da helio 4aren portaera tenperatura apaletan, bi gauzetan batez ere. Isurkari izaten segitzen du ahalik eta gehien hoztuta ere, 25 atmosferatik gorako presioa behar da helio 4a solido bihurtzeko. Gainera, helio 4 isurkaria, 2,17 °K (-270,98  °C)-tik behera, superjariakin bihurtzen da. Egoera horretan, helio 4aren likatasuna ia hutsa da. Geruza bat eratzen du ontziaren gainaldean eta erresistentziarik gabe isurtzen da. Helio 3a ere superjariakina izan daiteke, baina 0,00093 kelvin graduko tenperaturaz behera betiere.
 
== Erabilerak ==