கடுங்குளிரியல்

கடுங்குளிரியல் (cryogenics) என்பது மிகத் தாழ்ந்த வெப்பநிலையில் (அதாவது 150°செ, -238°ப அல்லது 123கெ இற்குக் கீழே உள்ள கொதிநிலையில்) பொருட்களின் தன்மை, செயல்பாடு மற்றும் அதன் உற்பத்தி எவ்வாறு உள்ளது என்பதனை ஆராயும் அறிவியல் ஆகும். இந்த செய்முறையில் வெப்பநிலை எதிர்மறையில் இருப்பதால், கடுங்குளிரியல் ஆய்வாளர்கள் செல்சியசு மற்றும் பாரன்ஃகைட் அளவீடுகளுக்குப் பதிலாகத் தனி வெப்பநிலை அளவீடுகளான (Absolute Temperature scale) கெல்வின் அல்லது ரேங்கின் (Rankine) அளவீடுகளைப் பயன்படுத்துகிறார்கள்.

வரலாறு 
19ஆம் நுற்றாண்டில் திரவமாக்க முடியாது எனக் கருதப்பட்ட நிரந்தர வளிமங்களைத் திரவமாக்கும் முயற்சியினில் அறிவியலாளர்கள் ஈடுபட்டதன் பயனாகவே கடுங்குளிரியல் துறை வளர்ச்சியடைந்தது. இதில் குறிப்பிடத்தக்க வெற்றியைப் பெற்றவர் ஆங்கில இயற்பியலாளர் மைக்கேல் பரடே (1791–1867) ஆவார். 1845 ஆம் ஆண்டிற்குள் பரடே பெரும்பாலான  நிரந்தர வளிமங்களைத் திரவமாக்கிக் காட்டினார். ஈதர் (Ether) அல்லது உலர் பனிக்கட்டி (Dry ice) நிறைந்த தொட்டியில் வாயுக்களை செலுத்தி அவை திரவமாகும் வரை அழுத்தம் கொடுத்தார். இதுவே அவர்  நிரந்தர வளிமங்களை திரவமாக்க கையாண்ட முறையாகும்.

இருப்பினும் ஆக்சிசன், ஐதரசன், நைதரசன், கார்பனோரொக்சைட்டு, மெத்தேன் மற்றும் நைட்ரிக் ஆக்சைடு ஆகிய ஆறு வாயுக்கள் மட்டும் திரவமாக்க எடுக்கப்பட்ட அனைத்து முயற்சிகளையும் தோற்கடித்து  நிரந்தர வளிமங்களாகவே இருந்தன. ஈலியம், நியான், ஆர்கான், கிரிப்டான், மற்றும் செனான் ஆகிய அருமன் வாயுக்கள் அந்நேரத்தில் இன்னும் கண்டுபிடிக்கப் பட்டிருக்கவில்லை. அக்காலத்தில் மக்கள் அறிந்திருந்த நிரந்தர வளிமங்களில் காற்றின் முக்கிய கூறுகளான ஆக்சிசன் மற்றும் நைதரசன் மட்டும் அறிவியாலளர்களின் கவனத்தை அதிகம் ஈர்த்தது.

அடுத்த பல ஆண்டுக்கு, நிரந்தர வாயுக்களை திரவமாக்கும் ஆய்வுகள் தொடர்ந்து நடைபெற்றது. இறுதியாக 1877 ஆம் ஆண்டு பிரான்சின் லூயி பால் காயில்டேட் மற்றும் சுவிட்சர்லாந்தின் ரவுல் பிக்டெட் காற்றின் முதல் நீர்த்துளிகளை வெற்றிகரமாக உருவாக்கினார்கள். 1883 ஆம் ஆண்டு, முதன் முதலில் அளவிடக்கூடிய அளவில் திரவ ஆக்சிசன் சிக்முந்த் வுரூபிளேவ்ஸ்கி (Zygmunt Florenty Wróblewski) என்பவரால் போலந்து, ஜகில்லோனியன் பல்கலைக்கழகத்தில் தயாரிக்கப்பட்டது. ஆக்சிசன் 77கெ. இலும், நைதரசன் 90கெ. இலும் திரவமாக மாறும் எனக் கண்டுபிடிக்கப்பட்டது.

காற்றைத் திரவப்படுத்தியதை தொடர்ந்து ஐதரசனையும் திரவப்படுத்தும் முயற்சியில் அறிவியலாளர்களிடையே கடும் போட்டி நிலவியது. 1898 ஆம் ஆண்டு ஜேம்ஸ் தேவார் எனும் இசுக்காட்டிய வேதியியலாளர் அதனை வெற்றிகரமாக செய்து முடித்தார். ஐதரசனின் கொதிநிலை 20கெ என அவர் கணக்கிட்டார். அதே ஆண்டில் 14கெ வெப்பநிலையில் ஐதரசனை பனிக்கட்டியாகவும், மாற்றிக் காட்டினர். அன்று மனிதர்களால் உருவாக்க முடிந்த மிகக் குறைந்தபட்ச வெப்பநிலையே 14கெ ஆகத் தான் இருந்தது.

அதே சமயத்தில், 1894 ஆம் ஆண்டு ஆர்கான் திரவ நைதரசனில் இருக்கும் ஒரு மாசாக கண்டுபிடிக்கப்பட்டது. சிறிது காலத்திற்கு பிறகு, 1898 ஆம் ஆண்டு கிரிப்டான் மற்றும் செனான் என்ற இரண்டும் பகுதிபடக் காய்ச்சி வடிப்பு என்ற முறையில் திரவ ஆர்கானில் இருந்து கண்டுபிடிக்கப்பட்டது.

அதற்கு பிறகு கண்டுபிடிக்கப்பட்ட அனைத்து வளிமங்களின் கொதிநிலையுமே ஐதரசனின் கொதிநிலையை விட அதிகமாகவும், 173 கெ இற்கும் குறைவாகவும் இருந்தன. (20 கெ< புதிய வளிமங்களின் கொதிநிலை <173 கெ). கடைசியாக குளிர்விக்கப்பட்டது ஈலியம் வாயு ஆகும். ஈலியம் முதலில் 1868 ஆம் ஆண்டு சூரிய நிறமாலையிலும் பின்னர் 1885 ஆம் ஆண்டு பூமியிலும் கண்டுபிடிக்கப்பட்டது. இவ்வுலகில் அறியப்பட்ட மிகவும் குறைந்த கொதிநிலையை கொண்ட மூலபொருள் ஈலியம் ஆகும். ஈலியம் 1998 ஆம் ஆண்டு ஹெய்க் காமர்லிங் ஆன்ஸ் என்பவரால் 4.2 கெ இல் வெற்றிகரமாக திரவமாக்கபட்டது.

கடுங்குளிரியலுக்கான வெப்பநிலையை உருவாக்கும் முறைகள்

கடுங்குளிரியலுக்கான தாழ்வெப்பநிலையை கீழ்க்கண்ட முறைகளின் உதவியோடு உருவாக்கலாம்.
வெப்பக் கடத்தல்
ஆவியாக்கி குளிர்வித்தல்
ஜூல்-தாம்சன் விளைவு
வெப்பமாறா காந்த நீக்கம்

மேற்கோள்கள்

 
தொழிற்சாலை வாயுக்கள்