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Criogenia

 

Criogenia - Definição

Criogenia é uma ciência que lida com a forma muito baixa de temperaturas, como são produzidas e como elas afetam outras coisas.

Criogenia é um ramo da física que trata da produção e efeitos de temperaturas muito baixas.

Criogenia é a ciência que trata da produção e efeitos de temperaturas muito baixas.

A palavra se origina das palavras gregas 'Kyros "significado" gelado "e" gênica ", que significa" para produzir.

Criogenia - Ciência

De acordo com as leis da termodinâmica, não existe um limite para a temperatura mais baixa que pode ser atingida, o que é conhecido como o zero absoluto. As moléculas estão em seu nível mais baixo, mas finita, estado de energia no zero absoluto. Tal temperatura é impossível de alcançar, pois a potência de entrada necessária se aproxima do infinito.

No entanto, as temperaturas dentro de alguns bilionésimos de grau acima do zero absoluto foram alcançados. O zero absoluto é o zero da escala absoluta ou termodinâmico temperatura. É igual a -273,15 -459,67 C ou F.

A escala absoluta métrica ou SI (sistema internacional) é conhecida como a escala de Kelvin cuja unidade é o Kelvin (não Kelvin) que tem a mesma grandeza que o grau Celsius.

O símbolo para a escala Kelvin é K, tal como adoptadas pela 13ª Conselho Geral de Pesos e Medidas (CGPM), em 1968, e não K. Assim, 0 C é igual a 273,15 K.

Criogenia - Temperaturas

Criogenia
Criogenia

Criogenia é o estudo da produção de temperaturas extremamente baixas. Este campo da ciência também analisa o que acontece com uma grande variedade de materiais a partir de metais aos gases, quando eles são expostos a estas temperaturas.

Criogenia tem um grande número de aplicações potenciais e reais, variando de metais de têmpera de modo que eles serão mais durável para melhorar o tom de instrumentos musicais. Há uma série de oportunidades de pesquisa neste campo da ciência, para pessoas que estão interessadas no estudo de temperaturas muito baixas.

Etimologicamente falando, criogenia é literalmente o estudo de coisas que produzem temperaturas extremamente frias.Há uma série de ramos da área, incluindo o estudo do impacto do congelamento sobre os componentes elétricos, bem como o estudo do efeito que o congelamento profundo tem em material biológico, como animais ou plantas.

Alguns cientistas se concentrar exclusivamente em encontrar novas formas de produzir e manter temperaturas extremamente baixas, permitindo que os outros a construir sobre o seu trabalho em várias ramificações desse campo de estudo. As gamas de temperatura utilizados em criogenia variar.

Muitas pessoas consideram o estudo de todas as temperaturas abaixo de -190 graus Celsius (-123 graus Celsius) para ser criogenia. Estas temperaturas são bem abaixo do ponto de congelação, e podem ter um impacto significativo sobre materiais introduzidos nos ambientes muito frios.

Há um número de maneiras para produzir temperaturas este frio, que vão desde especializados congeladores para a utilização de gases liquefeitos como azoto que irão controlar temperaturas sob as condições de pressão adequadas. Quando os metais são congelados criogenicamente, a força da sua estrutura molecular pode aumentar, causando o próprio metal a ser mais forte e mais durável.

Muitos produtos de alta qualidade de metal pode ser submetido a criogenia, como parte do processo de têmpera. O processo também é utilizado na preparação de medicamentos especializados, e na preservação de uma vasta gama de materiais. Combustíveis criogênicos são igualmente populares para foguetes e ônibus.

Um ramo da preservação criogênica conhecido como criogenia aparece nas notícias periodicamente. Humanos e outros animais podem ser congelados sob condições controladas, na esperança de que os avanços médicos que lhes permitirá ser ressuscitado em algum momento no futuro.

Instalações de criogenia geralmente cobram uma taxa pesada para os seus serviços, ea possibilidade real de ressuscitação após congelamento criogênico é um tema de debate na comunidade científica e médica.

A criônica é a prática de preservar animais ou seres humanos sob temperaturas muito baixas para deter o processo de decadência. Em círculos futuristas, criogenia é visto como um caminho possível para enganar a morte, preservando-se até que a ciência médica pode reviver o paciente sem causar danos.

Animais já foram congelados por horas e reviveu com a ciência de hoje, embora os animais mais complexos, como os felinos tendem a se submeter a algum cérebro de danos.

O congelamento não é a única técnica utilizada por crionistas - em criogenia modernos, a vitrificação também é usada.

Em vitrificação, um crioprotetor , como o glicerol é injetado no paciente em concentrações elevadas resultando em arrefecimento rápido sem a formação de gelo.

O glicerol é a mesma substância usada por algumas espécies de rã para sobreviver quase completamente imersos em gelo por dias ou semanas.

Vitrificação é distinto de congelamento porque o paciente é arrefecida tão rapidamente que o tecido biológico não tem tempo para deformar a um padrão cristalino; o padrão original é preservado com elevada integridade, endurecido, como o vidro.

Os críticos da criogenia alegaram que a ciência médica nunca vai avançar ao ponto de ser capaz de reviver um corpo vitrificado, mesmo depois de milhares ou milhões de anos.

Ainda outros argumentam que ninguém no futuro se importa o suficiente para reanimar os corpos humanos preservados durante esta época, mesmo se a tecnologia estivesse disponível e econômica.

A maioria dos defensores da criogenia citam a nanotecnologia molecular como os meios futuros prováveis de revitalização harmoniosa e completa para pacientes criopreservados.

Há pelo menos quatro organizações que oferecem serviços de criogenia nos Estados Unidos.

Os pacientes são arrefecida a temperaturas entre -150 ° C e -200 ° C (-238 ° F e -328 ° F) e armazenados em recipientes seguros.

Mais de cem pacientes estão conservados. Provavelmente, a pessoa mais famosa a ser criopreservados é estrela de baseball Ted Williams. Sua suspensão criou polêmica no final de 2002. Como a ciência médica continua a melhorar, assim também será a probabilidade de o renascimento de sucesso de pacientes criónica.

Crioprotetor

Um crioprotetor é um composto químico que limita danos aos tecidos biológicos em condições de congelamento. Sem proteção, as células serão ruptura quando congelar como um resultado da expansão da água, causando danos severos ou morte para os organismos vivos, e arruinar amostras de tecido ou de produtos alimentares congelados.

Alguns animais naturalmente produzir seus próprios crioprotetores como uma adaptação para climas frios. Versões sintéticas estão disponíveis para materiais biológicos posto em armazenamento, variando a partir de amostras de tecido para a investigação para refeições congeladas.

O composto pode trabalhar em um número de maneiras diferentes. Uma abordagem comum é o de diminuir o ponto de congelação, mantendo o tecido flexível, a temperaturas que normalmente resultar em congelamento. Outros ligação a moléculas específicas para ajudar a reter a sua estrutura de tecido sob as pressões intensos de temperaturas frias.

Para organismos como insetos, peixes e anfíbios, crioprotetores tornam possível para viver em climas extremos, como o fundo do mar ou em regiões muito frias da superfície. Espécimes biológicos submetida a um tratamento necessidade de congelação com um crioprotetor para mantê-los viável.

Órgãos, tecidos, e os bancos de sangue , muitas vezes congelar material doador para uso posterior, e deve controlar congelamento e descongelamento condições de segurança. Amostras colhidas para biópsia ou a posteridade também pode ser congelado para conservação.

Os materiais podem ser congeladas num banho de crioprotetor ou mergulhado no composto de proteção. Para as coisas como o sangue, o produto químico é adicionado para criar uma solução de fluido antes de o material entra no congelador durante o armazenamento.

O tipo de crioprotetor adequado para uso em uma dada aplicação pode variar. Para coisas como tecidos para transplante, os médicos precisam usar compostos tóxicos para que os pacientes não experimentará uma reação ruim. Materiais para estudo ou teste de diagnóstico pode ser tratada com mais produtos químicos perigosos, pois eles não vão ser implantados ou transfundido em pacientes.

Empresas de suprimentos médicos fazer produtos crioprotetoras para diversos fins e usos recomendados indicar claramente no rótulo. Na produção de alimentos, crioprotetores manter o alimento fresco congelado e permitir que ele reter textura e cor.

As empresas produtoras de alimentos congelados comercialmente usar estes compostos para o tratamento de seus produtos. Pessoas de congelamento de alimentos em casa pode utilizar caseiros soluções crioprotetoras para garantir que as coisas como carnes e vegetais no seu estado inalterado no congelador.

Por exemplo, a carne pode ser congelada numa marinada, permitindo que os açúcares no marinada para proteger a carne de queimadura congelador, e tornando-o fácil de preparar a carne mais tarde.

O que é o congelamento criogênico?

Congelamento criogênico é um tipo de congelamento que exige temperaturas extremamente baixas, geralmente inferiores a -238 graus Fahrenheit (-150 graus Celsius). Este processo é parte de um ramo das ciências conhecidas como criogenia , que incide sobre a produção de temperaturas muito frias e no estudo do que acontece com os objetos sujeitos a estas temperaturas.

A investigação neste domínio varia de estudos básicos sobre frio intenso à investigação aplicada em criogenia, que é aplicada a vários problemas enfrentados pelos seres humanos. Basta gerar as temperaturas extremamente frias necessários para congelamento criogênico requer muito trabalho.

Não é tão simples como ligar a geladeira, porque os componentes de refrigeração só pode ficar tão frio. Tipicamente, o congelamento criogénico assenta na utilização de gases liquefeitos, tais como o hélio . Estes gases só podem existir no estado líquido a temperaturas extremamente baixas, o que significa que uma vez que o gás está na forma líquida, pode ser usado para gerar temperaturas de congelação.

Congelamento criogênico é utilizado para temperar os produtos de metal e outros produtos industriais. A utilização de criogenia parece melhorar a resistência e desempenho de tais produtos, e pode ser usado para tarefas que variam desde a criação de extra-fortes facas para fazer bastões de beisebol.

Criogenia também é utilizada no ambiente do laboratório para criar temperatura fria para várias experiências, e congelamento criogénico é um método para a produção de combustíveis especializadas, tais como combustível de foguete. A indústria alimentícia utiliza congelamento criogênico a piscar alimentos congelar novas para que os seus nutrientes e textura vai ser em grande parte preservada. congelamento do Flash pode ser visto em todos o uso de barcos de pesca para as plantas que preparam jantares de tevê.

Na profissão médica, o congelamento criogênico é utilizada para preservar as vacinas, para que eles permaneçam estáveis e viáveis para a administração. Uma vez congelado a temperaturas tão baixas, os objetos podem permanecer congelados com o uso de unidades de refrigeração especiais, incluindo as unidades móveis com gases liquefeitos que permitem objetos criogenicamente congelados para serem expedidos.

As pessoas às vezes confundem congelamento criogênico, com criogenia , o campo da preservação de corpos humanos em condições de congelamento com o objetivo de reavivar-los em algum ponto no futuro. Criogenia assenta na ideia de que os avanços nas ciências estão ocorrendo constantemente, e que embora possa não ser possível no momento para trazer alguém de volta dos mortos, isso poderia acontecer no futuro, então as pessoas que querem uma outra chance na vida podem optar por cryonic preservação de modo que seus corpos estarão disponíveis para reanimação.

Futuristas

Futuristas são aqueles que tentam prever e analisar o futuro. Há futuristas profissionais, que fazem futurismo para a vida, bem como futuristas amadores, que olham para o futuro em sua área específica de interesse.

Os argumentos para o futurismo moderno surgiu nos anos 40 meados de, pioneira pelo alemão Ossip K. Flechtheim, que disse que, mesmo se podemos determinar as tendências mais básicas de estatística e traçar-los algumas décadas de antecedência, estaríamos gerando informações valiosas para a sociedade de usar. Muitas organizações de grande porte empregam agora futuristas e planificadores de cenários, para ajudá-los a obter uma vantagem sobre seus concorrentes.

A tarefa do futurista começa a olhar para os dados históricos, extrair regularidades, e projetando essas tendências um pouco, só para ver o que os números saem. Por exemplo, a população humana dobrou a cada cerca de 34 anos durante os últimos cem anos ou mais, e enquanto a taxa de duplicação da abrandou ligeiramente nos últimos tempos, faz sentido supor que a tendência geral continuará, mesmo se a duplicação tempo é estendido para, digamos, a cada 40 anos.

Gerais e incontroversa tendências estatísticas como estas são a tela sobre as tintas futuristas projeções mais especulativos. Futuristas deve ter cuidado com suposições selvagens nos princípios, para que não incorrer na ira daqueles que lhes pagam para fazer prognósticos sérios.

Depois de reunir uma idéia geral do próximo dia 5, 10 ou 20 anos, um futurista, muitas vezes, se envolver em "construção de cenários" - a formulação de cenários concretos e classificá-los com base em sua probabilidade. Por exemplo, "provável", "possível" e "wild card" cenários.

Estes ajudam a empresa ou organização em questão escolher suas ações habilmente no presente, de modo a dar origem ao futuro de sua escolha. Por exemplo, pode-se dizer que é provável que vamos fazer a maioria do nosso compras on-line em 20 anos, mas improvável que a maioria dos trabalhos serão realizados em mundos virtuais.

Alguns cientistas tendem a se entusiasmar com o futurismo. Como a ciência descreve o mundo à nossa volta com mais precisão e suporte empírico do que as estimativas da maioria dos leigos, os cientistas são muitas vezes a tempo parcial futuristas.

Como muitos cientistas trabalham em pequenos pedaços de pequenos problemas, eles gostam de esboçar uma olhada na foto maior, e descrever para o público como o seu cantinho de pesquisa é uma pequena parte de um esforço muito maior úteis.

Por exemplo, um pesquisador trabalhando em um filme novo nanotecnologia pode sugerir que seu trabalho poderia um dia ser usada para filtrar a água para as crianças nos países em desenvolvimento. Este é um exemplo primário de um futurista, mesmo que a pessoa não põe-se um. Futuristas vão por muitos nomes - mas no final, quem espera mais do que cerca de 5 anos merece ser chamado como tal.

Criogenia - O que é

Criogenia é a ciência das baixas temperaturas. A baixas temperaturas, dióxido de carbono pode ser usado como um agente de limpeza eficaz. Dióxido de carbono ou CO2, é um gás inodoro e inerte aproximadamente 1 ½ vezes mais pesados que o ar e 0,03% está normalmente presente na atmosfera da Terra.

Também é encontrado em grandes quantidades em vulcões, fendas de terra, no metabolismo de plantas, animais, seres humanos e várias outras fontes.

Criogenia
Congelamento de óvulos

Comercialmente, o CO2 pode ser recuperado como um produto a partir de várias indústrias químicas e é normalmente armazenado em um tanque após a recuperação.

O dióxido de carbono pode existir em três formas:

Na forma gasosa (para as indústrias de bebidas e alimentos)
Sob a forma líquida (em um tanque de armazenamento sob pressão)
Na forma sólida (chamado gelo seco, para a decapagem, arrefecimento, etc)

Criogenia
Criogenia Humana

Historia

A criogenia (crio gen – do grego, geração de frio) pode ser entendida, em linhas gerais, como a produção e utilização de frio muito intenso, alcançado por alguns gases no estado líquido.

O desenvolvimento da refrigeração e processos de baixa temperatura pode considerar como marco o ano de 1883, quando foram obtidas temperaturas abaixo de 100 K com a liquefação do ar, N2 e O2 (Bailey, 1971).

Posteriormente, em 1898, James Dewar obteve a liquefação do hidrogênio a 20 K. Relata-se também nesta época a identificação do hélio, sendo este (4He) finalmente liquefeito em 1908 a 4,2 K (Pobell, 1996).

Desde então, estabeleceu-se grande esforço para a conquista de temperaturas mais baixas, próximas ao zero absoluto. Atribui-se ao cientista H. Kamerlingh-Onnes grande mérito nesta área, o qual, em 1922 obteve 0,83 K, sendo superado por seu sucessor, W. H. Keesom em 1932 ao atingir 0,71 K (Bailey, 1971).

Várias tecnologias foram propostas na tentativa de obtenção de temperaturas cada vez menores, possibilitando alcançar a ordem de grandeza de milikelvin e, posteriormente, microkelvin.

Justifica-se o empenho das pesquisas na área da criogenia devido à diversidade de utilizações verificadas na atualidade. Foi possível a identificação de várias linhas de aplicação, destacando-se a medicina, a conservação de material humano, indispensável às atividades de engenharia genética.

De acordo com Shreve (1977), as temperaturas “super frias” provocam modificações nas propriedades dos materiais, sendo empregadas na propulsão de foguetes, no processamento eletrônico de dados, no campo dos materiais magnéticos (supercondutores), em processos industriais e no setor químico, onde se observa grande atuação na obtenção de nitrogênio para fabricação de amônia e na metalurgia, onde o uso de oxigênio acelera a produção de aço.

Aspectos Gerais

A magnitude das temperaturas criogênicas pode ser ilustrada pela tabela abaixo, onde são mostrados alguns dos principais líquidos criogênicos com as respectivas temperaturas de ebulição:

Exemplos de líquidos criogênicos e seus respectivos pontos de ebulição

Subtância Temperatura de Ebulição
(K) (ºC)
Hélio 4,2 -268,95
Hidrogênio 20,4 -252,75
Nitrogênio 77,3 -195,85
Oxigênio 90,2 -182,85

O estudo nesta área teve grande êxito devido ao implemento da supercondutividade (capacidade de um material em conduzir a corrente elétrica sem oferecer resistência). Em 1911 observou-se pela primeira vez que metais tais como o mercúrio tornavam-se supercondutores quando congelados perto do zero absoluto.

Como essas baixas temperaturas somente podiam ser obtidas com generosa utilização de hélio líquido, bastante oneroso, pesquisas tiveram continuidade buscando a supercondutividade a temperaturas mais elevadas.

Devido a sua natureza os líquidos criogênicos podem apresentar danos à saúde, pois as baixas temperaturas são capazes de provocar sérias queimaduras ao tecido, conhecidas por enregelamento. A formação de uma nuvem a partir de um gás criogênico sempre representará uma situação de risco, visto que a densidade do vapor será maior que a do ar, uma vez que a temperatura é muito baixa, o que poderá ocasionar o deslocamento do ar atmosférico e, conseqüentemente, redução na concentração de oxigênio no ambiente.

Além disso, tais líquidos têm efeito sobre outros materiais, danificando-os; a exemplo do que se observa quando do contato de tanques de armazenamento de produtos químicos, que se tornam quebradiços ao contato com líquidos criogênicos, favorecendo ao vazamento do produto estocado.

Uma pesquisa com os principais fornecedores apontou nitrogênio, hidrogênio, oxigênio, hélio, argônio e ar como os líquidos criogênicos mais comuns utilizados comercialmente.

Aplicabilidade

Várias são as aplicações dos líquidos criogênicos que puderam ser constatadas na literatura e nas visitas realizadas.

Na saúde, destaca-se a utilização de hélio líquido, devido a sua característica de boa condutividade térmica, em ressonância magnética. Outra contribuição importante é na biocriogenia, que consiste na conservação e armazenamento de materiais biológicos por longos períodos de tempo a baixas temperaturas (entre –60 ºC e –100 ºC), sendo aplicável à preservação de células vivas, vacinas, derivados do sangue, preservação de órgãos, conservação de sêmen para inseminação artificial, entre muitos outros. O ar medicinal, indispensável no auxílio em alguns casos clínicos é fornecido por um arranjo composto dos líquidos criogênicos nitrogênio e oxigênio (cujas formas gasosas são os principais constituintes do ar atmosférico).

Além da geração de frio, outro ponto relevante é a redução de volume quando se compara o mesmo número de mols do estado gasoso para o estado líquido, favorecendo a operações tais quais o transporte e estocagem.

Para exemplificar esta situação é apresentado o relato abaixo,

“... o líquido é vaporizado, gerando gás, e aquecido dentro do tanque antes de ser inalado pelo paciente ... Um tanque típico, que contem cerca de 30 litros de liquido, pode fornecer ao paciente mais de 25.000 litros de oxigênio gasoso ou o bastante para uma ou duas semanas de utilização. O paciente também pode encher um pequeno recipiente de 1,2 litros com oxigênio liquido do tanque estacionário instalado na sua casa. Quando cheio, o recipiente pesa cerca de 3,5 kg e pode fornecer uma vazão de oxigênio de 1 litro/minuto por 14 a 16 horas...”

Nos processos químicos também foi observada relevante contribuição, notadamente nos procedimentos de cristalização criogênica, capaz de aumentar a pureza dos produtos, bem como o rendimento e a uniformidade no tamanho dos cristais. Notou-se também a possibilidade de resfriamento rápido e eficaz controle de temperatura de reatores, podendo, inclusive otimizar o rendimento de algumas reações.

No ramo da indústria alimentícia, a utilização de líquidos criogênicos traz um aspecto importante com o uso em laticínios, pois, além do rápido resfriamento, o congelamento a temperaturas mais baixas reduz a proliferação de microrganismos garantindo a qualidade dos produtos. Com pescados, o congelamento rápido propicia a formação de menores cristais de água no produto, acarretando manutenção das propriedades originais do alimento após descongelamento.

Outra aplicação de grande interesse é a criomoagem, que consiste na utilização de líquido criogênico para moagem de diversos materiais, onde o calor gerado pelo atrito durante a operação é rapidamente absorvido pelo líquido a baixa temperatura, evitando a decomposição térmica do produto e a emissão de elementos voláteis na atmosfera.

Fonte: www.dictionary.com/www.wisegeek.com/www.maxwell.lambda.ele.puc-rio.br

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