par
Mélanie Désautels, Chantal Dubé et Dominique Gemme
École
Présentation de Marie, Granby
Dès la fin du XIXe siècle, certains chercheurs se sont intéressés au domaine des basses températures. Ils ont tenté de liquéfier les gaz dits permanents, ces gaz n'étant pas liquéfiables lorsque l'on procède par compression aux températures ordinaires. J. Dewar a été, en 1898, le premier à réussir à faire bouillir de l'hydrogène à la pression atmosphérique et à la température de 20,4 K ou -252,75 °C. Mais c'est sans aucun doute les recherches de H. Kamerlingh Onnes qui, en 1908, ont ouvert le vaste champ d'étude des propriétés de la matière à travers les résultats qu'il a obtenus avec l'hélium qu'il a réussi à liquéfier.
La cryogénie est l'étude de l'utilisation des substances à de très basses températures. Par différents moyens techniques, on cherche à s'approcher du zéro absolu qui correspond à -273 °C. La limite la plus élevée des températures cryogéniques n'est pas encore fixée, mais l'Institut National de la standardisation et de la technologie des États-Unis a suggéré que le terme «cryogénie» soit donné à toutes les températures en dessous de -150 °C. Par contre, certains scientifiques adoptent le point d'ébullition de l'oxygène, qui est de -183 °C, comme limite maximale. Pour atteindre les températures cryogéniques, il faut évaporer rapidement des liquides volatils. Pour pouvoir réussir cela, il faut faire l'expansion de gaz confinés initialement à des pressions de 150 à 200 atm. Les changements les plus remarquables des matériaux soumis à de très basses températures sont la supraconductivité, la superfluidité de l'hélium, la décroissance des chaleurs massiques et leur liquéfaction.
Grâce à la cryogénie, on peut faire la production à grande échelle de l'oxygène et de l'azote à partir de l'air. On peut utiliser l'oxygène de différentes façons, entre autre dans les moteurs de fusées, dans les chalumeaux pour couper et souder, pour permettre la vie dans les vaisseaux spatiaux et la plongée sous-marine. L'azote est utilisé dans la fabrication de l'ammoniac contenu dans les engrais et dans le conditionnement des aliments congelés en les refroidissant rapidement afin d'éviter la destruction des tissus cellulaires.La cryogénie a aussi rendu possible le transport commercial des gaz naturels liquéfiés. Sans la cryogénie, la recherche nucléaire manquerait d'hydrogène et d'hélium liquides utilisés dans les détecteurs de particules et dans les puissants électroaimants dont ont besoin les plus grands accélérateurs de particules. Les appareils à infrarouge, les masers et les lasers peuvent également utiliser les températures cryogéniques.
La chirurgie cryogénique est utilisée dans le traitement de la maladie de Parkinson ainsi que pour détruire des tumeurs au cerveau. On emploie également la cryogénie pour congeler des embryons et des spermatozoïdes et pour éliminer les verrues qui apparaissent fréquemment aux mains ou aux pieds des enfants.
J. Dewar: Physicien et chimiste anglais, né en Écosse en 1842 et mort en 1923.
H. Kamerling Onnes: Physicien hollandais, né en 1853 à Groningen et mort en 1926; a découvert la supraconductibilité et reçut le prix Nobel en 1913.
Chalumeau: Appareil produisant une courte flamme très chaude par combustion d'un gaz, et que l'on utilise pour souder et découper les métaux.
Électroaimant: Appareil servant à la production de champs magnétiques, grâce à un système de bobines à noyau de fer doux parcourues par un courant.
Infrarouge: Se dit du rayonnement électromagnétique de longueur d'onde comprise entre un micron et un millimètre, utilisé pour le chauffage, la photographie aérienne et dans plusieurs autres domaines.
Liquéfier: Faire passer un gaz ou un solide à l'état liquide.
Maladie de Parkinson: Affection dégénérative du système nerveux central, de cause inconnue, caractérisée par un tremblement, une raréfaction et une lenteur des mouvements et une rigidité musculaire.
Superfluidité: Abaissement considérable de la viscosité de l'hélium liquide à très basse température.
Supraconductivité: Phénomène présenté par certains métaux, alliages ou céramiques dont la résistivité électronique devient pratiquement nulle au-dessous d'une certaine température.
Volatil: Qui se vaporise, s'évapore facilement.
Bibliographie
«Cryogénie». Encyclopédie Microsoft Encarta 99 [CD-ROM]. Microsoft Corporation, 1998.
Comment ça marche, Paris, Atlas, 1979, vol. no 3.About.com. (Page consultée le 15 novembre 2000). Pediatrics - Warts [En ligne]. Adresse URL:
http://pediatrics.about.com/health/pediatrics/library/weekly/aa102100.htm?terms=wart
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Page mise à jour : le 6 décembre 2000
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