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Criologia

Che cos'è la criologia?

La criologia (o fisica delle basse temperature) è lo studio macroscopico della materia, considerata a temperature estremamente basse prossime allo zero assoluto.

In queste condizioni la materia manifesta la propria natura intrinsecamente quantistica.

Fra i fenomeni più importanti che rientrano nella criologia si hanno:

  • la superconduttività;
  • la superfluidità;
  • il raffreddamento in seguito a smagnetizzazione adiabatica;
  • la polarizzazione dei nuclei atomici per effetto di un campo magnetico.

Naturalmente la criologia necessita di sofisticati impianti necessari per il raggiungimento e il mantenimento delle basse temperature (di poco superiori allo zero assoluto) nonché la risoluzione dei problemi connessi con la misura delle temperature stesse e la produzione di termometri adatti.

Storicamente, la liquefazione dei gas è stato il primo successo ottenuto in criologia. Nel 1898 J. Dewar, applicando il processo Linde, ottenne idrogeno bollente a pressione atmosferica, alla temperatura di 20,4 K, e nel 1908 si riuscì - con Io stesso processo - a liquefare l'elio a 4,2 K.

Gli ultimi lavori in questo senso sono dell'olandese Keesom, che nel 1921 ottenne la temperatura di 0,8 K e nel 1926 la temperatura di 0,7 K.

Successivamente con il metodo della smagnetizzazione adiabatica dei sali si ottenne la temperatura di 0,000015 K.

Metodi più recenti di smagnetizzazione nucleare hanno permesso di raggiungere il milionesimo di kelvin.

Impieghi della crioscopia

Diversi sono i campi di applicazione della crioscopia. Uno di questi riguarda il "congelamento" dei sistemi chimici in condizioni di non equilibrio, che permette lo studio rallentato delle cinetiche di reazione.

Importanti applicazioni della crioscopia si hanno anche in medicina e in biologia. Le basse temperature trovano infatti applicazioni crescenti sia nelle ricerche biologiche fondamentali sia nei procedimenti terapeutici.

Poiché le attività biologiche si riducono di molto all'abbassarsi della temperatura, le reazioni biologiche possono essere fermate e studiate con le basse temperature.

La criologia fornisce inoltre un mezzo per la conservazione dei materiali biologici; ne sono esempi il congelamento e la conservazione di sangue umano e di sperma di bovini.

Anche in campo alimentare le applicazioni della criologia sono notevoli. Si adoperano grandi quantità di azoto liquido nella conservazione del cibo per mezzo del congelamento rapido, che si ottiene mediante una rapida immersione del prodotto in azoto liquido o mediante contatto diretto con uno spruzzo di azoto liquido o dei vapori freddi.

Si usa anche l'azoto liquido per mantenere basse temperature durante il trasporto dei cibi congelati.

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