Tiefsttemperaturtechnik - Technik.

« Helium, aber bei den niedrigsten Temperaturen versagt diese Methode.

Der Dampfdruck von Helium 4, d.

h.

von Helium mit der Atommasse 4, oder von Helium 3(Atommasse 3) ergänzt diese Methode.

Bestimmungen des elektrischen Widerstands von Metallen oder Halbleitern oder ihrer magnetischen Eigenschaften sind weitereMöglichkeiten. 5 VERÄNDERUNG VON EIGENSCHAFTEN Schwebender Magnet über einem SupraleiterUnterhalb der Sprungtemperatur fließt in einem geschlossenen supraleitenden Ring der induzierte Strom beliebig lange.

Diesererzeugt wiederum ein Magnetfeld, das in dem gezeigten Beispiel den kleinen, zylinderförmigen Magneten zum Schweben bringt.David Parker/IMI/Science Source/Photo Researchers, Inc. Bei Tieftemperaturen verhalten sich viele Stoffe anders als unter normalen Bedingungen.

Quecksilber wird fest, und Gummi wird so spröde wie Glas.

Die spezifische Wärmevon Gasen und Feststoffen sinkt, womit die Voraussagen der Quantentheorie bestätigt werden.

Bei Temperaturen von wenigen Kelvin sinkt der elektrische Widerstand vonvielen, aber nicht allen Metallen und Nichtmetallen jäh auf Null: Sie werden supraleitfähig.

Wird in einen Metallring, der auf den supraleitfähigen Zustand abgekühlt wurde,Strom geleitet, wird dieser weiter in dem Ring fließen und kann noch Stunden später gemessen werden.

Die Fähigkeit eines supraleitfähigen Materials, Strom zu speichern,führte zu experimentellen Computerspeichermodulen, die bei diesen niedrigen Temperaturen arbeiten.

Jedoch haben sich extrem gekühlte Computer noch nicht alspraktikabel erwiesen, auch nicht nach der Entdeckung von Stoffen, die bei Temperaturen, die etwas höher als die Temperaturen des flüssigen Heliums sind,Supraleitfähigkeit entfalten. Das Verhalten von Helium 4 bei niedrigen Temperaturen ist in zweierlei Hinsicht bemerkenswert.

Erstens bleibt es auch bei extremster Abkühlung flüssig.

Um Helium 4 festwerden zu lassen, ist es notwendig, die Flüssigkeit einem Druck von mehr als 25 Atmosphären auszusetzen.

Ferner verwandelt sich flüssiges Helium 4 bei Temperaturenunter 2,18 Kelvin (-270,97 °C) in supraflüssiges Helium.

In diesem Zustand scheint seine Viskosität nahe Null zu sein.

Es bildet an der Wand eines Behälters einen Film,innerhalb dessen die Substanz ohne Widerstand fließt.

Diese Suprafluidität ist noch nicht erklärbar.

Auch bei Helium 3 wurde, bei Temperaturen unterhalb 3 Millikelvin,Superfluidität beobachtet. 6 ANWENDUNGEN Luftverflüssigung nach LindeDie meisten der heute üblichen Verfahren zur Verflüssigung von Luft beruhen auf einer Methode, die der Chemiker und UnternehmerCarl Linde (1842-1934) im 19.

Jahrhundert entwickelte.

Im ersten Schritt wird Luft stark verdichtet (Kompression) und in das Systemeingelassen.

Die bei der Verdichtung entstandene Wärme wird über einen Kühler abgeführt (Kühlung) und die so abgekühlte,komprimierte Luft zum Drosselventil weitergeleitet.

Mit dem Passieren des Ventils wird die Luft wieder auf den ursprünglichen Druckentspannt, wobei es durch diese Expansion (Ausdehnung) zu einer weiteren Abkühlung kommt – physikalischer Hintergrund hierfür istder Joule-Thomson-Effekt.

Die expandierte Luft kühlt im Gegenströmer die nachkommende, verdichtete Luft und gelangt im letztenSchritt zum Verdichter zurück.

Durch mehrmalige Wiederholung der Schritte Kompression, Kühlung, Expansion lässt sich die Luftsoweit abkühlen, dass sie sich schließlich verflüssigt.

Dieses Verfahren lässt sich in etwas abgewandelter Form auch für andere Gasenutzen.© Microsoft Corporation.

Alle Rechte vorbehalten. Zu den vielen wichtigen industriellen Anwendungen der Kältetechnik gehört die Großproduktion von Sauerstoff und Stickstoff aus Luft.

Sauerstoff kann z.

B.

inRaketentriebwerken, für Schneid- und Schweißbrenner und für das Betreiben von Hochöfen eingesetzt werden.

Stickstoff dient zur Herstellung von Ammoniak fürDüngemittel und zur Zubereitung von Tiefkühlkost, indem es diese schnell genug abkühlt, damit keine Zellgewebe zerstört werden.

Außerdem kann er als Kühlmittel und fürden Transport von Tiefkühlkost benutzt werden. Mit der Kältetechnik wurde auch der gewerbliche Transport von verflüssigtem Erdgas möglich.

Ohne die Kältetechnik würde der Kernforschung der flüssige Wasserstoff unddas flüssige Helium für den Einsatz in Teilchendetektoren und für die leistungsfähigen Elektromagneten, die in großen Teilchenbeschleunigern gebraucht werden, fehlen.Solche Magneten werden auch in der Kernfusionsforschung eingesetzt.

Tieftemperaturtechniken werden auch bei Infrarotgeräten, Masern und Lasern angewendet. Zur Behandlung der Parkinson-Krankheit wird die Tieftemperaturchirurgie oder Kryochirurgie eingesetzt.

Diese Technik beruht auf der selektiven Zerstörung von Gewebe,indem dieses mit einer kleinen Tieftemperatursonde eingefroren wird.

Zur Zerstörung von Hirntumoren und um die Entwicklung von Gebärmutterhalskrebs zu stoppen, wirdeine ähnliche Technik verwendet. Microsoft ® Encarta ® 2009. © 1993-2008 Microsoft Corporation.

Alle Rechte vorbehalten.. »