17 Fakta Tentang Kriogenik

Ilustrasi pembekuan manu(dailymail.co.u)

1. Dalam fisika, kriogenik diartikan sebagai studi tentang produksi material dan perilaku material pada suhu yang sangat rendah.

2. Seseorang yang mempelajari unsur-unsur yang telah mengalami suhu yang sangat dingin disebut cryogenicist.

3. Rentang suhu kriogenik telah ditetapkan mulai dari -150 °C (-238 °F) sampai dengan nol mutlak (-273 °C atau -460 °F). Pada suhu ini gerak molekul  secara teoritis berhenti sepenuhnya. Suhu kriogenik biasanya ditunjukan dalam skala absolut atau Kelvin dan nol mutlak ditulis sebagai 0 K (tanpa tanda derajat). Konversi dari Celcius ke skala Kelvin dapat dilakukan dengan menambahkan 273 ke skala Celsius.

Contohnya: suhu 25 °C dikonversi ke Kelvin dilakukan dengan cara 25 + 273 = 298 K.

Rentang suhu kriogenik dapat dilihat pada gambar di bawah ini.

4. Perlu diperhatikan bahwa, suhu kriogenik jauh lebih rendah daripada yang dialami dalam proses fisika biasa. Pada kondisi ekstrim ini, sifat material seperti kekuatan, konduktivitas termal, keuletan, dan hambatan listrik berubah secara drastis.

Karena panas diciptakan oleh gerakan acak molekul, maka bahan-bahan pada suhu kriogenik berada dalam keadaan statis dan sangat teratur.

5. Kriogenik mulai berkembang pada tahun 1877, ketika oksigen pertama kali didinginkan sampai pada titik ia membentuk cairan (-183 °C, 90 K). Sejak itu perkembangan teoritis kriogenik telah dikaitkan dengan pertumbuhan kemampuan sistem pendinginan.

6. Pada tahun 1895, sistem pendinginan mencapai suhu serendah 40 K. Pada suhu tersebut udara dapat dicairkan dan dipisahkan menjadi komponen-komponen utamanya. Pada tahun 1908 helium dicairkan pada suhu 4,2 K. Tiga tahun kemudian, ditemukan bahwa banyak logam yang sangat  dingin kehilangan semua ketahanan terhadap listrik. Fenomena ini dikenal sebagai superkonduktivitas. Pada tahun 1920 dan 1930-an suhu mendekati nol mutlak tercapai, dan pada tahun 1960 laboratorium dapat menghasilkan suhu 0.0001.000 K, sepersejuta derajat Kelvin di atas nol mutlak.

7. Suhu di bawah 3 K terutama digunakan dalam penelitian laboratorium, terutama penelitian tentang sifat helium. Helium yang mencair pada suhu 4,2 K dikenal sebagai helium I. Jika suhu diturunkan lagi menjadi 2.19 K, helium yang mencair disebut sebagai helium II. 

Helium II merupakan cairan dengan viskositas rendah sehingga dapat merangkak naik ke sisi gelas dan mengalir melalui lubang mikroskopis yang terlalu kecil untuk memungkinkan pelepasan cairan biasa, termasuk helium I. Sifat ini dikenal sebagai superfluiditas.

Walaupun demikian perlu diperhatikan bahwa, Helium I dan helium II memiliki sifat kimiawi yang identik.

8. Aplikasi komersial teknik pencairan gas kriogenik yang paling penting adalah penyimpanan dan pengangkutan gas alam cair (liquefied natural gas atau yang disingkat  LNG). LNG merupakan campuran gas, yang sebagian besarnya terdiri dari metana, etana, dan gas mudah terbakar lainnya. Gas alam dicairkan pada suhu 110 K, menyebabkannya berkontraksi sampai 1/6 dari volumenya pada suhu kamar dan membuatnya cukup kompak untuk transportasi cepat di kapal tanker terisolasi.

9. Suhu yang sangat rendah juga digunakan untuk penyimpanan makanan dengan sederhana dan murah. Hal ini dilakukan di tempat tertutup dengan cara disemprot menggunakan nitrogen cair. Nitrogen segera menguap dan menyerap kandungan panas dari produk yang disemprot.

10. Di cryosurgery pisau bedah suhu rendah atau probe dapat digunakan untuk membekukan jaringan yang tidak sehat. Sel-sel mati yang dihasilkan kemudian dikeluarkan melalui proses tubuh normal.Keuntungan dari metode ini adalah membekukan jaringan daripada memotongnya menghasilkan lebih sedikit pendarahan. Sebuah pisau bedah yang didinginkan oleh nitrogen cair digunakan dalam cryosurgery, telah terbukti berhasil menghilangkan amandel, wasir, kutil, katarak, dan beberapa tumor. Selain itu, ribuan pasien Penyakit Parkinson telah diobati dengan membekukan area kecil otak diyakini bertanggung jawab atas masalah tersebut.

11. Kriogenik juga telah digunakan di kendaraan luar angkasa. Pada tahun 1981, pesawat luar angkasa AS Columbia diluncurkan dengan bantuan hidrogen cair dan propelan oksigen cair.

12. Dari sifat khusus bahan yang didinginkan sampai suhu ekstrim, superkonduktivitas adalah yang paling penting. Aplikasi utamanya adalah dalam pembuatan elektromagnet superkonduktor untuk akselerator partikel.

13. Di bidang kriogenik terdapat beberapa istilah yang seringkali dipertukarkan atau tidak digunakan sebagaimana mestinya. Beberapa istilah penting dalam kriogenik yang perlu di pahami dengan baik yaitu sebagai berikut.

- Cryobiology yaitu cabang biologi yang mempelajari dampak dari suhu rendah terhadap organisme (paling sering untuk tujuan kriopreservasi).

- Cryosurgery yaitu cabang operasi yang menggunakan suhu kriogenik untuk menghancurkan jaringan ganas, misalnya sel kanker.

- Cryoelectronics yaitu studi fenomena elektronik pada suhu kriogenik. Contohnya superkonduktivitas pada superkonduktor.

- Kryotronics yaitu aplikasi praktis dari cryoelectronics.

- Krionik (Cryonics) yaitu pembekuan jasad atau tubuh manusia dan hewan dengan tujuan dapat dibangkitan di masa depan. "Kriogenik" kadang-kadang keliru dipertukarkan dengan istilah "Cryonics" dalam budaya populer dan pers. Cryonics atau teknologi pembekuan tubuh manusia mulai dikembangkan pada tahun 1960 oleh Prof. Robert Ettinger, di Michigan Institute. Beliau sudah meninggal pada tahun 2011, lalu tubuhnya dibekukan juga. 

14. Gas cair, seperti nitrogen cair dan helium cair, digunakan dalam banyak aplikasi kriogenik. Nitrogen cair adalah unsur yang paling umum digunakan dalam kriogenik dan dapat dibeli secara legal di seluruh dunia. Helium cair juga biasa digunakan dan memungkinkan suhu terendah yang bisa dicapai.

15. Cairan kriogenik biasanya disimpan dalam labu Dewar (Dewar flasks). Labu Dewar dinamakan sesuai dengan nama penemunya, James Dewar, orang yang pertama kali mencairkan hidrogen.

16. Bidang kriogenik mulai berkembang selama Perang Dunia II ketika para ilmuwan menemukan bahwa logam yang membeku pada suhu rendah menunjukkan lebih banyak ketahanan terhadap keausan. 

17. Gas kriogenik digunakan untuk mengangkut sejumlah besar bahan makanan beku. Bila jumlah makanan dalam jumlah sangat besar harus diangkut ke daerah seperti zona perang, daerah yang terkena gempa, dan lain-lain, mereka harus disimpan untuk waktu yang lama, jadi pembekuan makanan kriogenik digunakan. Pembekuan makanan kriogenik juga membantu industri pengolahan makanan berskala besar.

SUMBER RUJUKAN

* Ditulis Oleh: Editor Encyclopædia Britannica. Cryogenics. Online.  (ritannica.com/science/cryogenics) diakses pada Kamis, 25 Januari 2018.

* Wikipedia. Cryogenics. Online.    (en.m.wikipedia.org/wiki/Cryogenics)    diakses pada Sabtu, 27 Januari 2018.