b'\n_START_ARTICLE_\nCriogenia\n_START_PARAGRAPH_\nLa criogenia \xc3\xa8 una branca della tecnologia che riguarda lo studio, la produzione e l\'utilizzo di temperature molto basse._NEWLINE_La criogenia ha avuto e continua ad avere una notevole importanza in fisica e in chimica._NEWLINE_L\'etimologia della parola criogenia deriva dal greco \xce\xba\xcf\x81\xcf\x8d\xce\xbf\xcf\x82 + \xce\xb3\xce\xbf\xce\xbd\xce\xb9\xce\xba\xce\xae, che significa "generazione di freddo", tuttavia il termine \xc3\xa8 sinonimo di stato a bassa temperatura._NEWLINE_Non \xc3\xa8 ben definito a che punto della scala della temperatura finisce la refrigerazione e dove inizia la criogenia. Il NIST, l\'agenzia federale USA che si occupa di tecnologie,  ha scelto di considerare il campo della criogenia quello che riguarda temperature sotto i 93 K (-179.85 \xc2\xb0C). Questa \xc3\xa8 una scelta ragionevole, poich\xc3\xa9 i tipici punti di ebollizione dei gas comunemente chiamati criogenici (come elio, idrogeno, neon, azoto, ossigeno, e l\'aria) sono al di sotto di 93 K,  mentre i refrigeranti comuni quali il freon, l\'ammoniaca hanno punti di ebollizione sopra i 93 K._NEWLINE_Anche se altri autori considerano il limite a temperatura pi\xc3\xb9 alta 123 K._NEWLINE_La scoperta di nuovi materiali superconduttori con temperature critiche significativamente pi\xc3\xb9 alte del punto di ebollizione dell\'azoto liquido ha motivato un nuovo interesse per la produzione a basso costo di liquidi refrigeranti a pi\xc3\xb9 alta temperatura dell\'azoto liquido._NEWLINE_Per questa ragione si \xc3\xa8 introdotta la definizione di  criogenia ad alta temperatura che descrive temperature nell\'intervallo di temperature dal punto di ebollizione dell\'azoto liquido_NEWLINE_77 K (-196\xc2\xa0\xc2\xb0C) fino a 223 K (-55\xc2\xa0\xc2\xb0C)._NEWLINE_In criogenia la scala Kelvin \xc3\xa8 comunemente usata invece di quella Celsius. La scala Kelvin usa lo zero assoluto come zero della scala e quindi 0 K equivalgono a -273.15\xc2\xa0\xc2\xb0C.\n_START_SECTION_\nApplicazioni industriali\n_START_PARAGRAPH_\n._NEWLINE_Aria liquida, azoto liquido ed elio liquido sono usati in molte applicazioni criogeniche. L\'azoto liquido_NEWLINE_\xc3\xa8 il liquido criogenico pi\xc3\xb9 economico e pi\xc3\xb9 usato, ed \xc3\xa8 abbastanza diffuso in tutto il mondo. Durante la guerra fredda, l\'elio liquido utilizzato per raggiungere le temperature pi\xc3\xb9 basse era considerato un materiale strategico e gli Stati Uniti non lo commercializzavano con i paesi alleati della Unione Sovietica._NEWLINE_Questi liquidi vengono conservati in speciali recipienti (dewar), che sono dei contenitori con due pareti separate da alto vuoto._NEWLINE_Il nome dewar deriva dal suo scopritore James Dewar che \xc3\xa8 colui che ha anche liquefatto per la prima volta l\'idrogeno._NEWLINE_I tipici dewar di laboratorio sono con il fondo semisferico, spesso fatti in vetro e protetti nella parte esterna da un recipiente metallico._NEWLINE_I dewar per l\'elio sono spesso realizzati con un doppio contenitore isolato: il pi\xc3\xb9 esterno contiene azoto liquido e l\'interno isolato l\'elio liquido._NEWLINE_I dewar da trasporto per l\'elio sono oramai con un solo recipiente a doppia parete, ma lo spazio vuoto \xc3\xa8 riempito con sottilissimi fogli di mylar alluminato che viene comunemente chiamato super isolamento, che evitano l\'uso di azoto liquido, grazie alla riduzione del calore irradiato che \xc3\xa8 la forma principale di ingresso termico attraverso le pareti._NEWLINE_Per trasferire i liquidi criogenici da un recipiente all\'altro si usano dei particolari tubi isolati con vuoto detti tubi di trasferimento.\n_START_SECTION_\nDistillazione dell\'aria\n_START_PARAGRAPH_\nLa distillazione dell\'aria \xc3\xa8 stata forse la prima applicazione industriale della criogenia. Tutti i gas presenti nell\'aria possono essere liquefatti a pressione ambiente abbassandone la temperatura. La tabella che precede elenca le temperature di ebollizione dei vari gas presenti nell\'aria. Poi per distillazione frazionata vengono separati vari gas: prima l\'ossigeno  a 90,18 K, poi l\'argon a 87,35 K e infine il residuo \xc3\xa8 azoto. I gas prodotti con questo metodo presentano molte impurit\xc3\xa0, e per alcune applicazioni necessitano di ulteriori processi di purificazione._NEWLINE_Si contendono il primato mondiale della produzione di tali gas poche societ\xc3\xa0: la francese Air Liquide, le italiane SOL s.p.a. e la SIAD s.p.a., la tedesca Linde che ha acquistato la britannica The BOC Group e la statunitense Praxair, che controlla in Italia la Rivoira S.p.A..\n_START_SECTION_\nProcessi criogenici\n_START_PARAGRAPH_\nIl campo della criogenia miglior\xc3\xb2 durante la Seconda guerra mondiale, quando gli scienziati scoprirono che i metalli portati a bassissime temperature mostravano una maggiore resistenza all\'usura. Basandosi su questa teoria dell\'indurimento criogenico, Ed Busch fond\xc3\xb2 nel 1966 a Detroit un\'industria commerciale dei criogeneratori: la Cryotech. Sebbene la Cryotech si un\xc3\xac successivamente con la 300 Below per creare la prima e pi\xc3\xb9 grande compagnia commerciale criogenica del mondo, essi originariamente sperimentarono la possibilit\xc3\xa0 di aumentare la durata degli attrezzi metallici del 200-400% usando la tempra criogenica piuttosto della tempra a caldo. Usando azoto liquido, la Cryotech formul\xc3\xb2 la prima versione di un criogeneratore. Sfortunatamente per la Cryotech, i risultati furono instabili, poich\xc3\xa9 i componenti a volte subivano shock termici se raffreddati troppo velocemente. Alcuni componenti nei primi test addirittura si frantumarono a causa delle bassissime temperature. Negli ultimi anni la tecnologia sta migliorando e consegue risultati sempre pi\xc3\xb9 stabili._NEWLINE_Il processo di trattamento criogenico, non \xc3\xa8 un sostituto del trattamento termico, ma piuttosto una estensione del ciclo di indurimento dei materiali che prevede riscaldamento e rapido raffreddamento. Normalmente la temperatura finale \xc3\xa8 quella ambiente. La ragione \xc3\xa8 che pi\xc3\xb9 economico normalmente non avere impianti criogenici. Ma chiaramente avere come temperatura finale di 77 K ampia l\'intervallo del trattamento. Non tutte le leghe hanno la stessa composizione chimica per cui l\'importanza di tale trattamento dipende anche dalla storia termica e dall\'uso che si deve fare degli oggetti._NEWLINE_Un processo di questo genere richiede spesso vari cicli caldo-freddo e pu\xc3\xb2 richiedere anche 4 giorni.  Alcuni materiali che a temperatura ambiente sono soffici ed elastici (gomme e plastiche ad esempio) diventano duri e fragili a basse temperature, questo rende possibile la macinazione a freddo che in inglese viene chiamata con un nome specifico cryomilling.\n_START_SECTION_\nCombustibili criogenici\n_START_PARAGRAPH_\nUn altro uso della criogenia sono i combustibili criogenici. Essenzialmente sono ossigeno e idrogeno, usati come carburanti nei missili (anche se \xc3\xa8 pi\xc3\xb9 corretto identificare l\'ossigeno come un comburente). Per esempio, lo space shuttle usa ossigeno e idrogeno criogenici, come spinta principale per entrare in orbita, e anche o missili costruiti per il programma spaziale sovietico da Sergej Pavlovi\xc4\x8d Korol\xc3\xabv. Ci\xc3\xb2 si trasform\xc3\xb2 nell\'oggetto del contendere con il suo rivale Valentin Glushko ingegnere anche lui, che affermava che i combustibili criogenici non erano pratici per grandi razzi come lo sventurato vettore N-1._NEWLINE_La russa Tupolev sta compiendo ricerche riguardo al suo progetto Tu-154 utilizzando combustibile criogenico, con la sigla Tu-155. L\'aereo usa gas naturale liquefatto (o LNG), e ha compiuto il suo primo volo nel 1989.\n_START_SECTION_\nTrasporto di gas naturale\n_START_PARAGRAPH_\nIl gas naturale \xc3\xa8 una delle principali fonti di energia fossile sfruttate, assieme al petrolio e al carbone. Presente in numerose aree del globo, per arrivare nelle aree di consumo pu\xc3\xb2 essere compresso o immesso in gasdotti, oppure liquefatto (riducendo il suo volume di circa 600 volte) e trasportato tramite navi metaniere. Questa seconda opzione \xc3\xa8 preferita per lunghi tragitti.\n_START_SECTION_\nTomografia a risonanza Magnetica\n_START_PARAGRAPH_\nLa tomografia a risonanza magnetica, indicata con l\'acronimo MRI, \xc3\xa8 una tecnica che necessita di campi magnetici stabili e particolarmente intensi che possono essere prodotti solo da magneti superconduttori. I magneti superconduttori utilizzati sono immersi in un bagno di elio liquido. Praticamente tutti i sistemi utilizzano superconduttori tradizionali. Tale applicazione molto diffusa in tutto il mondo occidentale ha reso molto diffuso l\'elio liquido.\n_START_SECTION_\nPompe criogeniche\n_START_PARAGRAPH_\nNei processi di crescita di film sottili, tipici della industria dei semiconduttori, ma anche dei laboratori di ricerca, si richiedono un vuoto spinto con pochi residui contaminanti come ossigeno e acqua. Le bassissime pressioni vengono raggiunte con un sistema a pi\xc3\xb9 stadi che ha come stadio finale molto spesso una criopompa che mantiene una superficie metallica a temperatura molto bassa (circa 10 K) in genere ricoperta da sostanze con elevato rapporto superficie volume per aumentare la portata di aspirazione. In genere questi sistemi sono molto efficienti per rimuovere i gas presenti nell\'aria acqua, ossigeno argon e azoto, meno efficiente per l\'idrogeno. _NEWLINE_Comunque gli ambienti in questione sono in genere molto piccoli, e le macchine utilizzate hanno potenze refrigeranti di poche decine di W.\n_START_SECTION_\nSensori a Infrarossi\n_START_PARAGRAPH_\nI sensori ad infrarossi comunemente chiamati bolometri, risultano molto pi\xc3\xb9 sensibili se funzionano a temperature criogeniche. Infatti tali dispositivi variano la loro temperatura per effetto della radiazione elettromagnetica che assorbono e per potere misurare la temperatura di un corpo nero debbono avere una temperatura pi\xc3\xb9 bassa del corpo nero stesso. Inoltre a bassa temperatura la loro capacit\xc3\xa0 termica \xc3\xa8 molto pi\xc3\xb9 bassa e quindi diventano molto pi\xc3\xb9 veloci. Per raggiungere la migliore sensibilit\xc3\xa0 sono tenuti anche a frazioni di K (da 50 mK a 300 mK) specialmente se usati in astronomia submillimetrica come nel Herschel Space Observatory e il James Clerk Maxwell Telescope, anche se pi\xc3\xb9 comunemente operano tra 4 e 100 K.\n_START_SECTION_\nCrioconservazione\n_START_PARAGRAPH_\nLiquidi criogenici, in genere azoto liquido, sono utilizzati per alcune applicazioni quali la conservazione di alcuni cibi e dei vaccini. Il processo nel caso dei vaccini \xc3\xa8 fatto immergendoli rapidamente in azoto liquido._NEWLINE_I criogeni come l\'azoto liquido, sono inoltre usati per applicazioni di congelamento e di raffreddamento, ad esempio il congelamento di prodotti di biotecnologia. Alcune reazioni chimiche, come quella usata per produrre statina, devono avvenire a temperature di circa 172 K._NEWLINE_Per conservare sangue di gruppi sanguigni particolarmente rari si usa mantenerli in azoto liquido.\n_START_SECTION_\nElettronica a bassa temperatura\n_START_PARAGRAPH_\nL\'elettronica tradizionale basata sulla fisica dei semiconduttori ha sicuramente alcuni vantaggi nell\'essere utilizzata a bassa temperatura, in particolare il_NEWLINE_rumore termico diminuisce linearmente con la temperatura. Ma in genere al di sotto di una certa temperatura che dipende dal drogaggio il numero dei portatori di carica diminuisce in maniera esponenziale e i semiconduttori si comportano come degli isolanti. I materiali superconduttori convenzionali che invece funzionano alle temperature criogeniche (Elio liquido) permettono di realizzare dispositivi con propriet\xc3\xa0 irrealizzabili con l\'elettronica convenzionale; l\'elemento di base di tali dispositivi \xc3\xa8 la giunzione Josephson e tra i dispositivi principali basati sulle giunzioni Josephson va sicuramente menzionato lo SQUID.\n_START_SECTION_\nContrazione termica\n_START_PARAGRAPH_\nLa criogenia con azoto liquido viene applicata a pezzi metallici per rimuovere ossidazioni e vernice, tale risultato viene ottenuto grazie alla capacit\xc3\xa0 dell\'azoto liquido di contrarre la sostanza che ricopre tale pezzo metallico pi\xc3\xb9 delle sue dimensioni normali, in tale modo le sostanze da rimuovere si crepano e si gonfiano permettendo di eliminarle con pi\xc3\xb9 facilit\xc3\xa0.'