Nízké teploty - hibernace, průmysl, věda

příjmení a jménoTřídaDatumhodnocení (obsah/prez.)Téma:Nízké teploty (hibernace, průmysl, věda ...)Anotace: Referát je o nízkých teplotách, zejména ve fyzice. Snažím se nejdříve vysvětlit co to teplota vůbec je, co je nízká teplota a po té uvést její význam.Obsah:Fyzika nízkých teplotNízké teploty dle kryokapalin Zkapalňování plynůSkladování kryokapalinVývoj kryogenní techniky Aplikace kryotechnikyShrnutí:Nízké teploty mají až překvapivé spektrum využití. Zajímavé je, že o jejich existenci se ví již dlouhou dobu a nejen to, také už jsou po dlouhou dobu využívány.Další neobvyklý poznatek se týká jednoho z využití – kryobiologie, konkrétně „zmrazování“ lidí: v dnešní době je již poměrně dost zmražených a to i přes to, že doposud není objevené, jak tyto lidi bezpečně rozmrazit.Klíčová slova, pojmy:Refrigerátor, kryokapaliny, kryotechnika, hibernace3 kontrolní otázky:Co to je Refrigerátor? K čemu slouží kryokapaliny? Co jste se dozvěděli o hibernaci?Zdroje:http://www.osel.cz/index.php?clanek=1260http://www.icelift.com/czech/index.phphttp://www.lekari-online.cz/lecba-neplodnosti/zakroky/kryokonzervacehttp://staff.utia.cas.cz/filip/courses/FMM/kryobio.htmhttp://www.livescience.com/health/050421_hibernation.htmlhttp://icelift.blog.cz/0709/zmrazeni-lidi-je-v-usa-realitouhttp://alcor.org/Nízké teplotyTeplota Toto slovo pochází z latinského "temperatura", lze přeložit jako "příjemný pocit„. Objektivně, z pohledu fyziky, je úměrná střední kinetické energii částic v systému. V soustavě SI základní fyzikální veličina, jejíž jednotkou je kelvin (K). U nás je převážně používán stupeň Celsia (°C - vedlejší jednotka), zejména v USA se používá stupeň Fahrenheita (°F). Fyzika nízkých teplot Obor nízkých teplot začíná bod bodem mrazu. Fyzika nízkých teplot studuje jevy v podmínkách těchto nízkých teplot.Kryogenika (kryos - mráz) je obor zabývající se využitím nízkých teplot a také vytvářením nízkých teplot. Refrigerátor je zařízení k vytvoření nízkých teplot (většinou využitím vhodného termodynamického děje). Kryogen je původně mrazicí směs, dnes se k chlazení používají často kryogenní kapaliny – zkapalněné plyny. Kryostat je zařízení k udržování konstantní teploty z oblasti nízkých teplot pomocí lázně kryokapaliny (pasívní chlazení – postupný volný odpar plynu) za účelem výzkumu, jeho vnitřní součástí pak bývá refrigerátor (aktivní chlazení – pomocí různých fyzikálních dějů).Rozdělení nízkých teplot (-120K – 5 K): Horní hranice je dána obvykle normálním bodem varu kryokapaliny nebo kritickým bodem.Spodní hranice teplotou, kterou je možno prakticky dosáhnout odsáváním par nad kryokapalinou  Nízké teploty dle kryokapalin dusíkové teploty (63,1 - 126K) kyslíkové teploty (54,3 – 155 K) vodíkové teploty (13,8 – 34 K) heliové teploty (0,7 - 5,2 K) – velmi nízké teploty Zkapalňování plynůKritická teplota - Pro zkapalnění plynu je třeba jej ochladit pod tzv. kritickou teplotuNěkteré látky Kritická teplota °C Kritická teplota K Kritický tlak 105 Pa Kritický měrný objem 10-3 m3 kg-1 hélium -267,6 5,25 2,3 15,0 vodík -239,9 33,25 12,9 32,3 dusík -147,1 126,05 34,3 3,22 CO2 31 304,15 73,6 2,16 éter 194 467.15 37,3 3,9 H2O 374,2 647.35 221,5 4,04 Skladování kryokapalinKrátkodobé - hlavně pro LN2 a další kryokapaliny s vyšším bodem varupolystyrénové nádoby – otevřené – rychlý odparběžné termosky (sklo) - otevřené – nižší odparDlouhodobé - zejména LN2 a LHekovové Dewarovy nádoby různého technického provedení (prakticky uzavřené – jen přečerpávací hrdlo a ventil pro odpar)princip Dewarovy nádoby („termoska“) - LN2kontejnery využívající tzv. „superizolace“ POZOR - vždy dochází k odparu – proto nádoby nesmí být trvale uzavřeny, jinak hrozí natlakování a destrukce nádobyZásobníky pro LHe Nejnižší teploty:Na Zemi -88 °C (cca 185 K) – Antarktida (1960)V laboratoři 450 pK - Massachusettský technologický institut (MIT) - sodíkové atomy tzv. Bose – Einsteinův kondenzát Vesmír 2,76 K – teplota radiačního, tzv. reliktního, záření – pozůstatek velkého třesku  Vývoj kryogenní techniky Účinek chladu (tuhnutí vody, křehnutí materiálu, konzervace potravin, anestetické účinky atp.) je znám minimálně už ve starověku stejně jako účinek teplot vysokých (hlavně oheň). První doložený mechanický stroj na výrobu ledu byl sestrojen Cullenem (chemik a lékař). Použil ruční pumpu pro vytvoření částečného vakua a diethyl ether, který při varu za sníženého tlaku odebíral teplo od okolí. Vynález nebyl ale využit komerčně v praktických aplikacích běžného života. V 19. století Faraday zkapalňuje pod tlakem řadu plynů Cl, CO2 , H2S, HBr pokouší neúspěšně zkapalnit i tzv. „perman