低温学的定义是对材料及其在极低温度下的行为进行科学研究。这个词来自希腊语cryo，意思是“冷”，genic，意思是“生产”。该术语通常出现在物理学、材料科学和医学的上下文中。研究低温的科学家被称为低温学家。低温材料可称为制冷剂。尽管可以使用任何温度标度来报告低温，但开尔文标度和朗肯标度是最常见的，因为它们是具有正数的绝对标度。

一种物质到底有多冷才能被认为是“低温”是科学界争论的问题。美国国家标准与技术研究所（NIST）认为低温包括以下温度−180°C（93.15 K；−292.00°F），高于此温度时，普通制冷剂（如硫化氢、氟利昂）为气体，低于此温度时，“永久性气体”（如空气、氮气、氧气、氖、氢、氦）为液体。还有一个被称为“高温低温学”的研究领域，该领域涉及的温度高于液氮在常压下的沸点(−195.79°C（77.36 K；−320.42华氏度），最高−50°C（223.15 K；−58.00华氏度）。

测量制冷剂的温度需要特殊的传感器。电阻温度检测器（RTD）用于测量低至30 K的温度。低于30 K时，通常使用硅二极管。低温粒子探测器是在绝对零度以上几度运行的传感器，用于探测光子和基本粒子。

低温液体通常储存在称为杜瓦瓶的装置中。这些是双壁容器，两壁之间有一个真空，用于隔热。用于极冷液体（如液氦）的杜瓦瓶有一个额外的装有液氮的绝缘容器。杜瓦瓶是以其发明者詹姆斯·杜瓦命名的。烧瓶允许气体从容器中逸出，以防止压力因沸腾而积聚，从而导致爆炸。

低温流体

以下流体最常用于低温：

低温技术的应用

低温有几种应用。它用于生产火箭用低温燃料，包括液氢和液氧（LOX）。核磁共振（NMR）所需的强电磁场通常由带有制冷剂的过冷电磁铁产生。磁共振成像（MRI）是使用液氦的核磁共振的一种应用。红外摄像机经常需要低温冷却。食品低温冷冻用于运输或储存大量食品。液氮被用来产生特殊效果的雾，甚至是特制的鸡尾酒和食物。使用冷剂冷冻材料会使它们变得足够脆，可以破碎成小块进行回收。低温用于保存组织和血液样本以及保存实验样本。超导体的低温冷却可用于增加大城市的电力传输。低温处理作为某些合金处理的一部分，用于促进低温化学反应（例如，制备他汀类药物）。低温铣削用于铣削可能太软或太有弹性而无法在常温下铣削的材料。分子冷却（低至数百纳米开尔文）可用于形成奇异的物质状态。冷原子实验室（CAL）是一种设计用于微重力下形成玻色-爱因斯坦凝聚体（约1皮开尔文温度）和测试量子力学定律和其他物理原理的仪器。

低温学科

低温学是一个涵盖多个学科的广泛领域，包括：

冷冻学-冷冻学是对动物和人类的冷冻保存，目的是使它们在未来复活。

冷冻外科-这是外科学的一个分支，利用低温杀死不需要的或恶性的组织，如癌细胞或痣。

低温电子学——这是研究低温下超导性、变程跳跃和其他电子现象的学科。低温电子学的实际应用称为低温电子学。

低温生物学-研究低温对生物体的影响，包括利用低温保存技术保存生物体、组织和遗传物质。

低温有趣的事实

尽管低温技术通常涉及液氮凝固点以下但绝对零度以上的温度，但研究人员已经实现了绝对零度以下的温度（所谓的负开尔文温度）。2013岁的乌尔里希施奈德在慕尼黑大学（德国）冷却了绝对零度以下的气体，据报道，它使天气变热而不是更冷！

来源

• 布劳恩，S.，朗哲伊默，J.P.，施赖伯，M.，霍奇曼，S.S.，罗姆，T.，布洛赫，I.，施耐德，U.（2013）“运动自由度的负绝对温度”。科学339，52-55。
• 甘茨，卡罗尔（2015）。制冷：历史。杰斐逊，北卡罗来纳州：麦克法兰；公司，股份有限公司。227ISBN 978-0-7864-7687-9。
• 纳什，J.M.（1991）“高温低温学用涡旋膨胀装置”。过程。第26届社会间能源转换工程会议，第4卷，第521-525页。