Detail předmětu
Kryogenika
FSI-TK0 Ak. rok: 2024/2025 Letní semestr
Teoretická a praktická výuka základů fyziky nízkých teplot a kryotechniky.
Jazyk výuky
čeština
Počet kreditů
3
Garant předmětu
Zajišťuje ústav
Vstupní znalosti
Základní kurz obecné fyziky.
Pravidla hodnocení a ukončení předmětu
Podmínkou k udělení zápočtu je vypracování návrhu jednoduchého nízkoteplotního zařízení nebo jednoduchého experimentu s využitím poznatků získaných v rámci předmětu.
Při nepřítomnosti v teoretické výuce nutno doplnit samostudiem, popřípadě řešením zadaného úkolu. Laboratorní cvičení je nutné absolvovat ve stanoveném termínu, popřípadě v individuálně domluveném termínu.
Učební cíle
Cílem předmětu je seznámit studenty se základy fyziky a techniky nízkých teplot a s jejich použitím při návrhu kryogenních zařízení pro fyzikální experimenty, výzkum obecně, lékařství, energetiku, průmysl.
Student získá znalosti o fyzikálních jevech a vlastnostech látek za nízkých teplot (změny skupenství, změny tepelných, elektrických a mechanických vlastností látek, supravodivost, supratekutost, aj.), dále získá základy pro práci v laboratoři s nízkými teplotami 1,5 K až 300 K a pro návrh kryotechnických zařízení.
Použití předmětu ve studijních plánech
Program B-FIN-P: Fyzikální inženýrství a nanotechnologie, bakalářský, volitelný
Typ (způsob) výuky
Přednáška
16 hod., nepovinná
Osnova
1. Úvod, vlastnosti kryokapalin, principy chlazení, zásady práce s kryokapalinami, bezpečnost.
2. Metody dosahování nízkých teplot, zkapalňování a skladování kryotechnických plynů.
3. Fyzikální vlastnosti materiálů za nízkých teplot: měrné teplo, tepelná vodivost, roztažnost, pevnost, křehnutí, elektrická vodivost, supravodivost, …
4. Měřící technika v oboru nízkých teplot: měření teplot, tlaku, průtoku, měření magnetické indukce
5. Přenos tepla za nízkých teplot: vedení, konvekce, sálání, tepelné izolace v kryogenice.
6. Nízkoteplotní vakuová technika: kryočerpání, hledání vakuových netěsností, měření vakua
7. Návrh kryotechnických zařízení: volba materiálů, pevnostní výpočty, technologie spojování materiálů
8. Aplikace nízkých teplot: lékařství (zobrazování magnetickou rezonancí, kapalný kyslík), výzkum (spektroskopie, kosmický výzkum), aplikace supravodivosti, průmyslové využití (úprava materíálů, mražení potravin), …,
Laboratorní cvičení
10 hod., povinná
Osnova
1. Vybavení laboratoře nízkých teplot, bezpečnost práce – exkurze laboratoří
2. Práce s kryokapalinami (dusík, hélium),změny skupenství, demonstrace vlastností látek za nízkých teplot, supravodivost
3. Hledání vakuových netěsností, práce s hmotovým spektrometrem
4. Zkapalňování hélia
5. Kryočerpání