เราอธิบายว่าการหมุนเหวี่ยงเป็นวิธีการแยกสารผสมอย่างไร ประเภทของการหมุนเหวี่ยงและตัวอย่างบางส่วน
การหมุนเหวี่ยงคืออะไร?
การหมุนเหวี่ยงเป็น กลไกการแยกสารผสม(โดยเฉพาะผู้ที่ประกอบด้วย แข็ง Y ของเหลว แตกต่าง ความหนาแน่น) ผ่านการสัมผัสกับแรงหมุนที่มีความเข้มระดับหนึ่ง
แรงนี้เรียกว่าแรงเหวี่ยงหนีศูนย์กลางใน กลศาสตร์ของนิวตัน, เป็นพลังสมมติที่ปรากฏขึ้นเมื่อร่างกายอธิบาย a ความเคลื่อนไหว การหมุน ชื่อของมันหมายความว่า "ที่หนีจากศูนย์กลาง" เพราะมันเคลื่อนออกจากแกนหมุนของวิถีโคจรของร่างกาย
แรงเหวี่ยงหนีศูนย์กลางทำให้วัตถุเคลื่อนออกจากศูนย์กลางขณะหมุน ตัวอย่างเช่น เมื่อชาวประมงหมุนเบ็ดก่อนจะโยนลงใน ทะเลหรือแรงที่ผลักเราให้ชิดกับที่นั่งในสถานที่ท่องเที่ยวหมุนเวียนของสวนสนุก เหมือนกันกับการใช้เครื่องหมุนเหวี่ยงหรือเครื่องมือที่สามารถสร้างแรงเหวี่ยงหนีศูนย์กลางในการแยก ส่วนผสม ในห้องปฏิบัติการ
การหมุนเหวี่ยงทำงานโดยผลักส่วนประกอบที่หนาแน่นที่สุดของส่วนผสมไปยังจุดที่ไกลที่สุดจากแกนของการหมุนและปล่อยให้มีความหนาแน่นน้อยที่สุดที่จุดที่ใกล้ที่สุด คือ เทคนิค มันถูกใช้ในชีวิตประจำวันโดยนักเคมี นักชีววิทยา และนักวิทยาศาสตร์คนอื่นๆ
ตัวอย่างของการหมุนเหวี่ยง
การหมุนเหวี่ยงถูกนำมาใช้ในหลายกรณีของการศึกษาทางวิทยาศาสตร์ โดยเฉพาะอย่างยิ่งสารพื้นฐานของวัสดุอินทรีย์. ผ่านกระบวนการพิเศษของการหมุนเหวี่ยงของสารต่างๆ เช่น เลือดหรือเซลล์ ในมนุษย์ พลาสมา เกล็ดเลือดเข้มข้น ออร์แกเนลล์ภายในเซลล์ และแม้กระทั่ง ดีเอ็นเอ.
ตัวอย่างง่ายๆ อื่นๆ ได้แก่ เครื่องซักผ้าซึ่งใช้แรงเหวี่ยงหนีศูนย์กลางหลังจากผสม น้ำ, สบู่และเสื้อผ้า, เช็ดให้แห้ง, ขจัดน้ำผ่านรูในถังซักด้วยแรงเหวี่ยง; หรือเครื่องของอุตสาหกรรม ผลิตภัณฑ์นมที่สกัดจากนม ส่วนของไขมันที่เราต้องเอาออกเพื่อให้ได้นมพร่องมันเนย และทำเวย์ ครีม และอื่นๆ สินค้า.
ประเภทของการหมุนเหวี่ยง
การหมุนเหวี่ยงมีสี่ประเภท:
- การหมุนเหวี่ยงที่แตกต่างกัน ใช้ประโยชน์จากความแตกต่างในความเร็วของการตกตะกอนที่แตกต่างกันโมเลกุล ของส่วนผสม ดังนั้นอนุภาคที่มีความหนาแน่นใกล้เคียงกันจะเกาะติดกัน มักใช้เพื่อแยกส่วนประกอบของของผสมและเป็นขั้นตอนเตรียมการสำหรับกระบวนการแยกโมเลกุล
- การหมุนเหวี่ยงไอโซปิกนิก เพิ่มตัวกลางที่มีความหนาแน่นต่างกันให้กับอนุภาคที่มีค่าสัมประสิทธิ์การตกตะกอนเท่ากัน เพื่อให้สามารถแยกออกจากกันด้วยแรงเหวี่ยงหนีศูนย์กลาง
- การหมุนเหวี่ยงแบบโซน แยกอนุภาคของของผสมตามความแตกต่างของอัตราการตกตะกอนและ มวลเนื่องจากก่อนหน้านี้วางส่วนผสมไว้บนการไล่ระดับความหนาแน่นที่เตรียมไว้ล่วงหน้า จึงทำหน้าที่เป็น "ตัวกรอง" ของอนุภาคด้วยแรงเหวี่ยงหนีศูนย์กลาง
- การหมุนเหวี่ยงด้วยคลื่นความถี่สูง ตรวจสอบ โครงสร้าง ใช้แสงอัลตราไวโอเลตหรืออินเตอร์เฟอโรมิเตอร์ในขณะที่มันตกลงมา โดยใช้ระบบโรเตอร์ (คงที่หรือแกว่ง) มันมีประโยชน์มากสำหรับการศึกษาโครงสร้างย่อยของเซลล์
วิธีอื่นในการแยกสารผสม
การกรองเป็นวิธีการที่ช่วยให้แยกของแข็งออกจากส่วนผสมได้
นอกเหนือจากการหมุนเหวี่ยงแล้ว ของผสมสามารถแยกออกได้ด้วยกระบวนการทางกายภาพหรือทางเคมี เช่น
- ถูกกรองออก. ใช้ตาข่ายหรือวัสดุยึดที่ช่วยให้ตัวทำละลายของเหลวผ่านได้ (เช่น น้ำ) แต่ยังคงรักษาของแข็งที่มีขนาดใหญ่กว่าอยู่ในนั้น (เช่น กากกาแฟ)
- ตะแกรง. เป็นเทคนิคที่คล้ายกับการกรอง แต่อนุญาตให้แยกของแข็งที่มีขนาดต่างกันได้โดยใช้ตะแกรงที่มีรูซึ่งอนุญาตให้ผ่านของแข็งบางชนิดและเก็บของแข็งที่ใหญ่กว่าไว้ได้
- การระเหย คัดเลือก เพื่อแยกส่วนผสมของของเหลวหรือของแข็งและของเหลวความแตกต่างใน จุดเดือด (หรือ จุดหลอมเหลวในกรณีของของแข็ง) ให้ความร้อนส่วนผสมจนของเหลว (หรือหนึ่งในนั้น) ระเหยและปล่อยให้ของแข็ง (หรือของเหลวที่มีจุดเดือดต่ำกว่า) อยู่ในภาชนะ
- Decantation. ใช้ภาชนะที่เหมาะสมแยกส่วนผสมของของเหลวหรือของแข็งและของเหลวออกจากกันก่อนให้ แรงโน้มถ่วง ดึงดูดส่วนประกอบที่หนาแน่นที่สุดไปที่ด้านล่างของภาชนะ ความหนาแน่นน้อยที่สุดจะอยู่ที่ด้านบน จากนั้นส่วนที่หนาแน่นที่สุดจะถูกดึงออกมาโดยเปิดรูที่ด้านล่าง