Detail předmětu
Kryogenika
FSI-TK0 Ak. rok: 2026/2027 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
Při udělování zápočtu se přihlíží k účasti na přednáškách a laboratorních cvičeních. Podmínkou pro udělení zápočtu je účast na minimálně 50 % předepsaných přednášek a cvičení. Doporučuje se absolvovat všechny výukové bloky z důvodu jejich vzájemné návaznosti. V případě neúčasti na teoretické výuce je student povinen doplnit zameškanou látku formou samostudia.
Učební cíle
Cílem předmětu je seznámit studenty se základy fyziky a techniky nízkých teplot a s jejich využitím při návrhu kryogenních zařízení pro fyzikální experimenty, výzkum obecně, lékařství, energetiku a průmysl.
Student získá znalosti o fyzikálních jevech a vlastnostech látek za nízkých teplot (změny skupenství, změny tepelných, elektrických a mechanických vlastností, supravodivost, supratekutost aj.). Dále si osvojí základy práce v laboratoři s nízkými teplotami v rozmezí 1,5 K až 300 K a principy návrhu 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
- Úvod. Vlastnosti kryokapalin, principy chlazení, zásady práce s kryokapalinami, bezpečnost.
- Metody dosahování nízkých teplot. Zkapalňování a skladování kryotechnických plynů.
- Fyzikální vlastnosti materiálů za nízkých teplot: měrné teplo, tepelná vodivost, roztažnost, pevnost, křehnutí, elektrická vodivost, supravodivost aj.
- Měřicí technika v oboru nízkých teplot: měření teploty, tlaku, průtoku, magnetické indukce.
- Přenos tepla za nízkých teplot: vedení, konvekce, sálání, tepelné izolace v kryogenice.
- Nízkoteplotní vakuová technika: kryočerpání, detekce vakuových netěsností, měření vakua.
- Návrh kryotechnických zařízení: volba materiálů, pevnostní výpočty, technologie spojování materiálů.
- Aplikace nízkých teplot: lékařství (např. magnetická rezonance, kapalný kyslík), výzkum (spektroskopie, kosmický výzkum), aplikace supravodivosti, průmysl (úprava materiálů, mražení potravin) aj.
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. Detekce vakuových netěsností, práce s hmotovým spektrometrem
4. Zkapalňování hélia
5. Kryočerpání