离心机如何工作?离心机背后的科学

离心机”这个词可能会让人联想到太空船,白色西服以及科幻小说中的所有事物,但是它的真正含义是什么?离心机如何工作?将离心机带入教室可以为新型科学学习和发现打开大门,因此,这里是您需要了解的有关离心机的所有信息。 

离心力

离心力是从中心点向外作用在对象上的旋转力。换句话说,假设您在一个操场上,坐在一个朋友正在以越来越快的速度旋转的回旋处。您可能会发现,您开始从中心杆滑向回旋处的外边缘。如果不握住电线杆或另一根突出的滑轨,则可能会导致设备完全飞出。这是离心力的一个示例,因为该力实质上是将您推离旋转的中心轴(在本例中为极点)。如果有旋转力将您推向回旋处,则称为向心力。 

什么是离心?

知道了这一点,离心就是将离心力施加到物体或物质上的动作。通常,在化学或分子生物学等科学**域中,离心法用于  分离密度  不同的分子。将包含两种不同分子的物质置于溶液中,并放入所谓的离心机中。然后,离心机快速旋转以产生我们前面提到的离心力。然后,这导致分子分离。

就像您将被迫朝向游乐场回旋处的外边缘,而您的朋友(抓住中心极)则不会那样,某些密度的分子被迫向离心机的外边缘,而其他分子则保持更靠近中心轴旋转。在实验室离心机中,通常在液体溶液中测试颗粒,较重的颗粒或密度较大的颗粒会沉到溶液的底部,而较轻或密度较小的颗粒会浮到顶部。 

离心机如何工作?

如您现在所知,离心机是将离心力施加到科学家可能希望分离的物质上的机器。例如,血细胞和血浆。这是两种密度不同的物质,共同构成我们的血液。当放置在离心机上并受到  离心力作用时,它们会分开,从而更容易与每个人单独工作。

信不信由你,离心机不仅在科学实验室中发现,而且经常在我们自己的家中发现!实际上,洗衣机是离心机的类型。在旋转周期中,您的湿衣服和水是洗衣机离心机试图分离的两种物质。因此,它快速旋转,产生了从其中心向外移动的力。这种离心力将您的衣服拉向洗衣机的边缘,该边缘通常被小孔覆盖。

一旦将其压在机器侧面,便会从衣服上吸水。这就是为什么当您将它们取出时,经常会发现所有衣服都粘在洗衣机的侧面。这也是当您将衣服放入烘干机或挂在晾衣绳上时,衣服不浸水的原因。因此,下次您要记住离心机是什么或如何工作时,只需记住洗衣机即可。

离心机的其他常见用途

我们之前提到过血液分离,但让我们进一步深入。离心机**常见的用途之一是从血浆中分离红细胞。当医生需要将血浆输注到患者体内或仅检测红细胞异常时,这可以派上用场。

离心机也可以帮助宇航员学习  承受极大的力量。尽管旋转运动并不能真正反映出他们在太空中所经历的运动,但是当它们绑在大型离心机的外板上时,施加在他们身上的压力可以模拟航天飞机在航天飞机起飞过程中感受到的力。下车,然后重新进入。 

课堂上离心机的好处

离心机和类似设备,例如  旋转器,可以为学生,特别是那些可能难以掌握某些主题的学生,提供动手实践的学习机会。在化学和生物学教室中,台式离心机可用于任何涉及溶剂,溶液,混合物以及细胞或物质分离的课程。这是将复杂的想法变为现实并提供演示的好方法,这些演示将通过分配的阅读和讲座来强化他们的学习内容。 

在教室中使用台式离心机的另一个好处是,它们可以帮助学生了解准备进行实验的重要性。为了使离心机正常工作,重要的是要知道密度以外的其他因素也会影响结果。温度和旋转速度也起作用。让学生使用离心机可以帮助他们练习在开始使用机器之前在实验中盘点每个细节。

宝贵的经验教训

离心是一门引人入胜的主题,对于对分子生物学,物理学,化学或科学**域感兴趣的任何人来说,离心学都是必不可少的。通过动手学习体验可以很好地把握它,这就是为什么将台式离心机带入教室可以帮助学生以更切实的方式理解这一非常有用的过程的原因。既然您已经掌握了离心机的所有基本知识,那么下次有人问“离心机是如何工作的”时,您就可以对自己的回答充满信心。