علم التبريد والتكييف ونبذة عنة ..

 فهو العلم الذي يدرس درجات الحرارة المنخفضة جدا أو توليد درجات الحرارة تلك، ويستخدم في ذلك غازات مسيلّة مثل النتروجين السائل أو الهليوم السائل.

التقريس، علم. علم التقريس هو دراسة درجات الحرارة شديدة الانخفاض، ويشمل تطوير أساليب التوصل إلى تلك الدرجات، والحفاظ عليها، واستخدامها في الأبحاث العلمية والصناعية. وتتراوح درجات الحرارة المنخفضة التي يحتاج إليها علماء التقريس بين -120°م ودرجة الصفر المطلق تقريبًا، أي -273,15°م. ودرجة الصفر المطلق هي من الناحية النظرية أقل درجة حرارة يمكن أن يصلها أي غاز. ويستخدم مقياس كلفين، في تقدير درجات الحرارة في علم التقريس، وهو الميزان القياسي لتقدير درجات الحرارة في العلوم. ويعادل الصفر المطلق درجة الصفر على مقياس كلفين.

وقد توصل العلماء لأول مرة إلى إنتاج درجات حرارة باردة جدًا في السبعينيات من القرن التاسع عشر مع ظهور الهواء السائل.

وفي العام 1963ميلادية ، تمكن العلماء من تبريد نوع من النحاس إلى أقل درجة حرارة تم التوصل إليها حتى الآن، وهي جزء من المليون من الدرجة فوق الصفر المطلق. وذلك بمغنطة النويات في درجات حرارة منخفضة في مجال مغنطيسي. وعندما أزيح المجال المغنطيسي فقدت النويات مغنطيسيتها وهبطت درجة حرارتها إلى درجة قريبة من الصفر المطلق.

وقد تمثل أول تطبيق صناعي لعلم التقريس في إنتاج الهواء السائل، وهو المصدر الأول للأكسجين والنيتروجين السائلين. وتحمل بعض الطائرات والمركبات الفضائية الأكسجين السائل الذي يمكن تحويله إلى شكله العادي كي يستخدمه الملاحون في التنفس في الرحلات الطويلة. ومن فوائد الأكسجين السائل الأخرى، استخدامه في صنع الغازات المركّبة، وفي معالجة مياه المجاري، كما يُستخدم الأكسجين والهيدروجين السائلان في بعض صواريخ الدفع، وفي خلايا الوقود. كما يستعمل النيتروجين السائل مادة مبرِّدة. وبالإضافة إلى ذلك تستعمل وسائل علم التقريس في تمييع الغاز الطبيعيي ونقله وتخزينه، وكذلك في تجميد مختلف أنواع الأغذية ونقلها وتخزينها.

وبفضل هذا، العلم استطاع الأطباء تجميد الأعضاء الحية من الجسم، مثل الدم وقرنية العين للاستفادة بهما في المستقبل. ومن فوائده الأخرى في الطب تجميد الأعضاء أثناء العمليات، وتدمير الأنسجة المريضة.

وفي مجال الفيزياء، قدم تطوير غرفة فقاعات الهيدروجين السائل وسيلة رئيسية في دراسة الجسيمات تحت الذرية. فقد جعلت عملية المعالجة في درجات الحرارة المنخفضة جدًا وسائل فصل النظائر أكثر فعالية في أبحاث الطاقة النووية. كما ساهم علم التقريس في اكتشاف الموصلية الفائقة، وهي قدرة بعض المعادن على توصيل الكهرباء دون مقاومة في درجات تقرب من الصفر المطلق. كذلك يستعمل المغنطيس عالي التوصيل المُبرَّد بالهيليوم السائل في الطب في عملية التصوير بالرنين المغنطيسي. وهو أسلوب يعطي صورًا لأعضاء الجسم الداخلية.

                                       " الأكسيجين السائل وعلاقتة بالتبريد"

فالأكسجين السائل هو أحد صيغ الأكسجين، وله لون أزرق شاحب، وله خاصية مغناطيسية مسايرة Paramagnetism بقوة. كثافة الأكسجين السائل هي 1.141 ج/سم³ وهو عالي التبريد cryogenic بدرجة معقولة (نقطة التجمد: 50.5 ك (−222.65 °C), نقطة الغليان: 90.188 ك (−182.96 °م) عند 101.325 kPa (760 مم ز). وتجارياً, يـُصـَنـَّف الأكسجين السائل كغاز صناعي ويستعمل على نطاق واسع لأغراض صناعية وطبية. ويـُحـَضـَّر الأكسجين السائل من الأكسجين المتواجد طبيعياً في الهواء بواسطة التقطير التجزيئي fractional distillation. والأكسجين السائل له نسبة تمدد قدرها 860:1 عند 20 °م; ولذلك, يستعمل في بعض الطائرات المدنية والعسكرية كمصدر لأكسجين التنفس.

اكتشفه لويس بول كاتييه العالم الفرنسي في العام 1877.

                                              "الأكسيجين الصلب"

فيعتبر الأكسيجين الصلب هو الحالة الصلبة للأكسجين والتي يمكن الحصول عليها عند الضغط الجوي النظامي عندما تكون درجات الحرارة دون 54.36 كلفن (−218.79 °س). يكون الأكسجين الصلب لون مثل الأكسجين السائل على هيئة مادة شفافة لها لون سماوي. تحضيرة وخصائصة عند تعريض الأكسجين إلى ضغوط مرتفعة تتجاوز 10 غيغا باسكال تتشكّل مادة صلبة حمراء اللون، والتي أظهر تركيبها بادئ الأمر بواسطة تقنيّة مطيافيّة الكتلة أنّها مكوّنة من الأكسجين الرباعي O4 شبه المستقر. تبيّن لاحقاً سنة 2006 أنّه عند تعريض الأكسجين لضغوط تصل إلى 20 غيغا باسكال فإنّ المادّة الحمراء المتشكّلة تتكوّن من حلقات من ثماني الأكسجين O8. يكون لهذا التجمّع من الذرّات بنية بلّوريّة حسب النظام البلّوري الثلاثي، ويحتمل أن يكون للمادة خصائص مؤكسدة قويّة أكبر من الأكسجين الثنائي O2 أو الأوزون O3، لذلك فمن المقترح استخدامها من أجل وقود الصواريخ.

اكتشففي العام 1990 أنّه عند تعريض الأكسجين الصلب إلى ضغوط تتجاوز 96 غيغا باسكال فإنّه يحصل على طور فلزّي من الأكسجين، كما بيّنت التجارب لاحقاً في سنة 1998 أنّ ذلك الطور يصبح ذا موصلية فائقة عند درجات حرارة منخفضة جدّاً أما عن خصائص هذا الأكسيجين فهو يعد  O2 الجزيء الوحيد من الجزيئات ثنائية الذرّة التي لديها عزم مغناطيسي. وهذا ما يجعل الأكسجين الصلب محط اهتمام، إذ أنه بعتبر من الأجسام البلورية ذات اللف المغزلي المضبوط spin-controlled، والتي تبدي خصائصاً ذات رتبة مغناطيسية حديدية مضادة عند درجات حرارة منخفضة.

عند ضغوط مرتفعة جداً، يتغير الأكسجين الصلب من حالة المادة العازلة إلى الحالة الفلزية الموصلة، والتي يمكن أن تصبح موصلية فائقة عند درجات حرارة منخفضة جداً..

                                                         "العلاج بالتبريد وكيف"

فالعلاج بالتبريد (بالإنجليزية: Cryotherapy) هو علاج للجلد يستخدم فيه التبريد الذي بواسطته تتجمد إصابات الجلد السطحية. وعادة يستعمل في حالات التبريد النيتروجين السائل أو الكربون الثلجي أو ماكينات التبريد العديدة. فهو يعالج فقاعة مسببة بتجميد شفة مصابة بالتلف الشمسي. أو ما يسمى بالقران الشمسي، وهو بقع قشرية تظهر على الأيدي والوجه بسبب التعرض لالشمس.

سرطان الجلد: يعالج بالتبريد بالرش. حيث يقوم أخصائيو الأمراض الجلدية المتخصصون بتجميد سرطانات الجلد الصغيرة مثل السرطانات السطحية للخلايا القاعدية والخلايا الحرشفية. فقد يسبب اعراضا جانبية مثل الإحساسا باللسع وقد يكون مؤلماً أثناء المعالجة وبعدها لمدة متباينة. قد يكون هناك تورم واحمرار. وقد تسبب المعالجة التي تكون قريبة من العين إنتفاخ الجفن. وقد تتكون جلبة بعد التقشير، ولكن عندما تجف الفقاعة وتصير جلبة، يستعمل عليها الفازلين الملطف مع تجنب العبث بها. الجلبة تنسلخ بعد 5-عشرة أيام على الوجه وثلاثة أسابيع على اليد. وقد تظل لمدة ثلاثة أشهر على الساق. العدوى الثانوية غير شائعة. وعندما تحدث قد تسبب تزايد الألم أو التورم أو التصريف الصديدى (القيح) والاحمرار حول المنطقة المعالجة. المضادات الحيوية الموضعية أو عن طريق الفم قد تكون ضرورية. وقد ينجم عن العلاج بالتبريد علامة بيضاء أو ندبة، وخاصة عند التجميد العميق للأمراض السرطانية.

لا تنجح دائما عملية العلاج بالتبريد وقد تفشل الإصابات الجلدية في أن تنقشع أو قد تعاود في وقت لاحق، مما يستلزم معالجة إضافية بالتبريد، أو الجراحة أو علاج آخر.