Cryogénie
Source: Wikipédia sous licence CC-BY-SA 3.0.
La liste des auteurs de cet article est disponible ici.

La cryogénie est l'étude et la production des basses températures (inférieures à -150 °C) dans le but de comprendre les phénomènes physiques qui s'y manifestent. Elle possède de très nombreuses applications notamment dans le secteur alimentaire, médical, industriel, physique (La physique (du grec φυσις, la nature) est étymologiquement la « science de la nature ». Dans un...) et de l'élevage. La cryogénie (La cryogénie est l'étude et la production des basses températures (inférieures à -150 °C) dans le but de comprendre les phénomènes physiques qui s'y manifestent. Elle possède...) a ouvert beaucoup de possibilités comme :

  • la conservation des aliments à l'aide d'azote (L'azote est un élément chimique de la famille des pnictogènes, de symbole N et de numéro atomique 7. Dans le langage courant, l'azote désigne le gaz diatomique diazote N2, constituant majoritaire de...) liquide (La phase liquide est un état de la matière. Sous cette forme, la matière est facilement déformable mais difficilement compressible.),
  • la suspension ( Le fait de suspendre des particules En chimie, la suspension désigne une dispersion de particule. En géomorphologie, la suspension est un mode de transport des...) du métabolisme (Le métabolisme est l'ensemble des transformations moléculaires et énergétiques qui se déroulent de manière ininterrompue dans...),
  • l'étude de la supraconductivité (La supraconductivité est un phénomène survenant dans certains matériaux dits supraconducteurs. Il est caractérisé par l'absence de résistance électrique et l'annulation du champ...) (absence de résistance électrique),
  • l'étude de la superfluidité (absence de viscosité pour un liquide),
  • la transformation en une fine poudre (La poudre est un état fractionné de la matière. Il s'agit d'un solide présent sous forme de petits morceaux, en général...) de toutes sortes de matières,
  • la récupération de plus de 90% des gaz (Un gaz est un ensemble d'atomes ou de molécules très faiblement liés et quasi-indépendants. Dans l’état gazeux, la matière n'a pas de forme propre ni de volume...) destructeurs de la couche d'ozone (L’ozone (ou trioxygène) est un composé chimique comportant 3 atomes d’oxygène (O3). Sa structure est une résonance entre trois états. Métastable aux conditions ambiantes, l’ozone a...),
  • la création, à partir d'azote liquide, de toutes sortes de neiges.

La cryogénie alimentaire

Introduction

La cryogénie alimentaire consiste en la conservation d'aliments par une surgélation très rapide laissant l'aliment dans l'état dans lequel il était au départ, contrairement à la congélation (On appelle congélation toutes technique visant à faire passer un produit à l'état solide par des techniques de refroidissement forcé....) classique qui provoque la déshydratation (La déshydratation est la perte ou l'élimination de l'eau d'un corps. Cette dernière peut être partielle ou totale. Toutefois le terme de dessiccation est plus utilisé pour...) de surface (Une surface désigne généralement la couche superficielle d'un objet. Le terme a plusieurs acceptions, parfois objet géométrique, parfois frontière...) et la formation de gros cristaux de glace (La glace est de l'eau à l'état solide.) dans le produit.

Fonctionnement détaillé

L'aliment est plongé dans de l'azote liquide, l'énergie (Dans le sens commun l'énergie désigne tout ce qui permet d'effectuer un travail, fabriquer de la chaleur, de la lumière, de produire un mouvement.) contenue dans les molécules de l'aliment passe dans l'azote et l'aliment se refroidit et se fige très vite car tous les mouvements et transformations moléculaires sont stoppés. Lorsqu'on réchauffe l'aliment, l'azote liquide s'évapore et les molécules de l'aliment se remettent en mouvement; l'aliment est dans le même état que celui dans lequel il était avant d'être congelé.

Fonctionnement technique

La cryogénie alimentaire utilise 2 isotopes (atome d'un élément chimique dont le noyau a le même nombre (La notion de nombre en linguistique est traitée à l’article « Nombre grammatical ».) atomique Z), l'hélium-3 (rare) et l'hélium-4.

Lorsque la température (La température est une grandeur physique mesurée à l'aide d'un thermomètre et étudiée en thermométrie. Dans la vie courante, elle est reliée aux...) s'approche du zéro (Le chiffre zéro (de l’italien zero, dérivé de l’arabe sifr, d’abord transcrit zefiro en italien) est un symbole marquant une position vide dans l’écriture des nombres en notation...) absolu, la mixture subit spontanément une phase (Le mot phase peut avoir plusieurs significations, il employé dans plusieurs domaines et principalement en physique :) de séparation (D'une manière générale, le mot séparation désigne une action consistant à séparer quelque chose ou son résultat. Plus particulièrement il est employé dans plusieurs domaines :) vers une forme riche en hélium-3 et une forme pauvre en hélium-3 (?).

Généralement, les réfrigérateurs cryogéniques fonctionnent dans un cycle continu. L'hélium-3 est liquéfié dans un condenseur qui est relié aux secteurs d'hélium-3 riche. Les atomes d'He-3 migrent à travers la forme d'He-3 pauvre, fournissant la puissance (Le mot puissance est employé dans plusieurs domaines avec une signification particulière :) de refroidissement, puis arrivent dans un distillateur où ils s'évaporent pour recommencer un cycle.

La cryopréservation

Introduction

La cryopréservation a pour but de suspendre l'évolution des cellules et de pouvoir les remettre en mouvement par la suite. Elle est utilisée pour conserver le sperme, les tissus et comme dernier espoir pour les gens ne pouvant plus être guéri avec les techniques médicales actuelles.

La cryonie ou la cryopréservation des humain en est encore à ses débuts et est vue (La vue est le sens qui permet d'observer et d'analyser l'environnement par la réception et l'interprétation des rayonnements lumineux.) par les scientifiques avec beaucoup de scepticisme, voire comme une pseudo-science car il n'est pas encore possible de réveiller ce que l'on congèle : les cellules et les organes s'abiment durant les changements de température.

En effet des micros cristaux de glace se forment dans les cellules à cause de l'eau (L’eau est un composé chimique ubiquitaire sur la Terre, essentiel pour tous les organismes vivants connus.) qu'elles contiennent en elles ; durant la phase de décongélation ces cristaux abiment les cellules, dont celles du cerveau (Le cerveau est le principal organe du système nerveux central des animaux. Le cerveau traite les informations en provenance des sens, contrôle de nombreuses fonctions du corps, dont la...), c'est pourquoi on ne peut pas réveiller les personnes en état de stase.

Fonctionnement

La cryopréservation fonctionne comme la cryogénie alimentaire.

La supraconductivité

Introduction

La supraconductivité est un phénomène rencontré dans certains matériaux (Un matériau est une matière d'origine naturelle ou artificielle que l'homme façonne pour en faire des objets.) à de très basses températures. Elle est caractérisée par l'absence totale de résistance électrique et l'annulation du champ magnétique (En physique, le champ magnétique (ou induction magnétique, ou densité de flux magnétique) est une grandeur caractérisée par la donnée d'une intensité et d'une...) à l'intérieur du matériau (Un matériau est une matière d'origine naturelle ou artificielle que l'homme façonne pour en faire des objets. C'est donc une matière de base sélectionnée en raison de...).

Utilité

La supraconductivité permet de créer des électro-aimants plus puissants et au champ (Un champ correspond à une notion d'espace défini:) magnétique très homogène, elle est utilisée pour l'imagerie médicale (L'imagerie médicale regroupe les moyens d'acquisition et de restitution d'images à partir de différents phénomènes physiques (Résonance magnétique, réflexion d'ondes ultrasons,...) et les accélérateurs de particules. Mais elle sert aussi à stocker de l'énergie et à réaliser la fusion (En physique et en métallurgie, la fusion est le passage d'un corps de l'état solide vers l'état liquide. Pour un corps pur, c’est-à-dire pour...) thermonucléaire contrôlée (deux noyaux atomiques s'assemblent pour en former un plus gros).

La superfluidité

Introduction

La superfluidité est une phase de matière (La matière est la substance qui compose tout corps ayant une réalité tangible. Ses trois états les plus communs sont l'état solide, l'état liquide,...) caractérisée par l'absence totale de viscosité. Ainsi, les superfluides, placés dans une boucle fermée, peuvent couler indéfiniment sans frottement (Les frottements sont des interactions qui s'opposent à la persistance d'un mouvement relatif entre deux systèmes en contact.) et passer (Le genre Passer a été créé par le zoologiste français Mathurin Jacques Brisson (1723-1806) en 1760.) au travers de trous aussi petits qu'un atome (Un atome (du grec ατομος, atomos, « que l'on ne peut diviser ») est la plus petite partie d'un corps simple pouvant se combiner chimiquement avec une autre. Il est...), il défient la gravité (La gravitation est une des quatre interactions fondamentales de la physique.) en remontant le long des parois de leur récipient. La science (La science (latin scientia, « connaissance ») est, d'après le dictionnaire Le Robert, « Ce que l'on sait pour l'avoir...) qui étudie la superfluidité s'appelle " quantum hydrodynamics ".

Utilité

La superfluidité est utilisée dans les réfrigérateurs cryogéniques et comme " dissolvant de quantum " dans les techniques spectroscopiques.

Le cryo-broyage

Introduction

Le cryo-broyage utilise un liquide cryogénique (azote liquide) pour refroidir avec précision les matériaux jusqu'à leur point (Graphie) de fragilisation afin d'en faciliter la réduction mécanique (Dans le langage courant, la mécanique est le domaine des machines, moteurs, véhicules, organes (engrenages, poulies, courroies, vilebrequins, arbres de transmission, pistons, ...), bref, de tout ce qui...).

Fonctionnement

D'abord, la matière est découpée en blocs d'à peu près 1 cm puis elle est introduite au centre du broyeur. Le broyage est obtenu par percussion et projection (La projection cartographique est un ensemble de techniques permettant de représenter la surface de la Terre dans son ensemble ou en partie sur la surface plane d'une carte.), entre les morceaux mobiles du rotor tournant à grande vitesse (On distingue :) et les morceaux fixes. La matière est broyée progressivement et la finesse est contrôlée par une couronne tamisante. Le réglage de la finesse du produit à broyer est déterminé en choisissant l'équipement de broyage, la vitesse de rotation du rotor, le type et les perforations de la couronne tamisante.

Givrage ou condensation (La condensation est le nom donné au phénomène physique de changement d'état de la matière qui passe d'un état dilué (gaz) à un état condensé (solide ou...) cryogénique

Introduction

Le procédé du givrage ou de la condensation cryogénique est un système cryogénique de récupération des composés organiques volatils (COV) dans les flux (Le mot flux (du latin fluxus, écoulement) désigne en général un ensemble d'éléments (informations / données, énergie, matière, ...) évoluant dans un sens commun. Plus...) gazeux. Il est particulièrement efficace dans les situations à faible concentration de solvant.

Fonctionnement

La technologie (Le mot technologie possède deux acceptions de fait :) fonctionne par contact direct avec l'azote liquide qui refroidit le flux de gaz chargé en solvants. Les COV se condensent et gèlent pour former une neige (La neige est une forme de précipitation, constituée de glace cristallisée et agglomérée en flocons pouvant être ramifiés d'une infinité de façons. Puisque les flocons sont...) qui est alors éliminée grâce à des filtres en acier inoxydable (Les aciers inoxydables jouent un grand rôle dans d'innombrables domaines : vie quotidienne, industrie mécanique, agroalimentaire, chimie, transports, médecine, chirurgie,...). Ces filtres sont nettoyés à intervalles réguliers par des jets inversés de gaz comprimé qui font tomber la neige au fond du dispositif. Là, un chauffage (Le chauffage est l'action de transmettre de l'énergie thermique à un objet, un matériau.) électrique la fait fondre et les COV liquéfiés sont évacués. La technologie n'utilise qu'un seul condenseur et élimine avec efficacité les COV pour obtenir des concentrations très basses sans l'aide d'un dégivreur ou d'un lit de charbon actif.

Fonctionnement du système classique

Le système classique opère en semi-continu avec deux condenseurs utilisés alternativement. Comme le résidu de COV qui passe au travers du condenseur peut poser problème, beaucoup d'installations incluent un dispositif de dégivrage basse tension (Les normes européennes définissent le domaine de la basse tension (abréviation BT) comme les tensions comprises entre :) ou une autre technologie de récupération des COV en complément.

Résumé

La cryogénie est l'étude et la production des basses températures (inférieures à -150 °C) dans le but de comprendre les phénomènes physiques qui s'y manifestent. Elle possède de très nombreuses applications notamment dans le secteur alimentaire, médical, industriel, physique et de l'élevage. La cryogénie a ouvert beaucoup de possibilités.

La cryogénie alimentaire consiste en la conservation d'aliments par une surgélation très rapide laissant l'aliment dans l'état dans lequel il était avant. Pour arriver à ce résultat, il faut plonger l'aliment dans de l'azote liquide.

La cryopréservation a pour but de suspendre l'évolution des cellules et de pouvoir les remettre en mouvement par la suite, Elle est utilisée pour conserver le sperme, les tissus et comme dernier espoir pour les gens n'ayant plus d'espoir de guérison (La guérison est un processus biologique par lequel les cellules du corps se régénèrent pour réduire l'espace d'une région endommagée par...) avec les techniques médicales actuelles. Elle fonctionne comme la cryogénie alimentaire mais elle est plus complexe à appliquer, car les dégâts que peuvent entraîner les très basses températures ne sont pas un problème en cryogénie alimentaire mais elles doivent obligatoirement être évitées pour la cryopréservation.

La supraconductivité est un phénomène rencontré dans certains matériaux à de très basses températures, elle est caractérisée par l'absence totale de résistance électrique et l'annulation du champ magnétique à l'intérieur du matériau. Elle est utilisée pour l'imagerie (L’imagerie consiste d'abord en la fabrication et le commerce des images physiques qui représentent des êtres ou des choses. La fabrication se faisait jadis soit à la main, soit par impression mécanique ;...) médicale et les accélérateurs de particules. Elle permet aussi de stocker de l'énergie et de réaliser la fusion thermonucléaire contrôlée.

La superfluidité est une phase de matière caractérisée par l'absence totale de viscosité. Ainsi, les superfluides, placés dans une boucle fermée, peuvent couler indéfiniment sans frottements. La science qui étudie la superfluidité s'appelle “quantum hydrodynamics”. La superfluidité est utilisée dans les réfrigérateurs cryogéniques et comme “dissolvant de quantum” dans les techniques spectroscopiques.

Le cryo-broyage utilise un liquide cryogénique (azote liquide) pour refroidir avec précision les matériaux jusqu'à leur point de fragilisation afin d'en faciliter la réduction mécanique.

Le procédé de givrage est un système cryogénique de récupération des composés organiques volatiles (COV) dans les flux gazeux. L'azote liquide refroidit le flux de gaz chargé en solvants. Les COV se condensent et gèlent pour former une neige qui est alors éliminée grâce à des filtres en acier (L’acier est un alliage métallique utilisé dans les domaines de la construction métallique (voir aussi l’article sur la...) inoxydable.

Page générée en 0.092 seconde(s) - site hébergé chez Amen
Ce site fait l'objet d'une déclaration à la CNIL sous le numéro de dossier 1037632
Ce site est édité par Techno-Science.net - A propos - Informations légales
Partenaire: HD-Numérique