Шта је центрифугација и зашто се користи

Израз центрифуга може се односити на машину у којој се налази брзо ротирајућа посуда за одвајање њеног садржаја густина (именица) или на чин употребе машине (глагол). Центрифуге се најчешће користе за одвајање различитих течности и чврстих честица од течности, али се могу користити и за гасове. Такође се користе у друге сврхе осим за механичко одвајање.

Савремена центрифуга вуче порекло од апарата за предење руку који је у 18. веку дизајнирао енглески војни инжењер Бењамин Робинс да би утврдио вучу. Године 1864. Антонин Прандтл применио је технику да раздвоји компоненте млека и врхња. 1875. године, Прандтлов брат, Алексендер, усавршио је технику, изумевши машину за вађење маслачка. Иако се центрифуге и даље користе за одвајање млечних компоненти, њихова употреба се проширила и на многа друга подручја науке и медицине.

Центрифуга је добила име по томе Центрифугална сила- виртуелна сила која повлачи предмете који се окрећу према споља.

Ако се канта врти довољно брзо, вода се повлачи према унутра и не просипа. Ако се канта напуни мешавином песка и воде, предење се ствара центрифугирање. Према седиментација принцип, и вода и песак у канти биће повучени до спољне ивице кашике, али густи Честице песка ће се сместити на дно, док ће се лакши молекули воде преместити према центар.

Центрипетално убрзање у основи симулира већу гравитацију, међутим, важно је имати на уму вештачка гравитација је опсег вредности, зависно од тога колико је неки објект близу оси ротације, а не константа вредност. Ефекат је већи што даљњи предмет добија јер прелази већу удаљеност за сваку ротацију.

Сви типови центрифуга заснивају се на истој техници, али се разликују у примени. Главне разлике између њих су брзина ротације и ротор дизајн. Ротор је ротирајућа јединица у уређају. Ротори са фиксним углом држе узорке под сталним углом, окретни глави ротора имају зглоб који омогућава да се посуде за узорке љуљају према ван, како брзина центрифуге расте, а континуиране цевасте центрифуге имају једну комору, а не појединачни узорак коморе.

Раздвајање молекула и изотопа: Изузетно велике брзине центрифуге и ултрацентрифуге врте се тако великом брзином да се могу користити за одвајање молекула различитих маса или чак изотопи атома. Одвајање изотопа користи се за научно истраживање и прављење нуклеарног горива и нуклеарног оружја. На пример, за обогаћивање се може користити гасна центрифуга уранијум, што се тежи изотоп извлачи према ван него лакши.

У лабораторији: Лабораторијске центрифуге се такође врте великом брзином. Могу бити довољно велике да стоје на поду или довољно мале да се могу одморити на шалтеру. Типични уређај има ротор са кутним бушеним рупама за држање епрувета за узорке. Пошто су епрувете за узорке фиксиране под углом, а центрифугална сила делује у хоризонталној равнини, честице се померају малу удаљеност пре него што удари у зид цеви, омогућавајући густом материјалу да клизне доле. Иако многе лабораторијске центрифуге имају роторе са фиксним углом, ротори са закретним кесама су такође уобичајени. Такве машине се користе за изоловање компоненти непомирљивих течности и суспензије. Употребе укључују одвајање компоненти крви, изоловање ДНК и пречишћавање хемијских узорака.

Симулација високе гравитације: За симулацију велике гравитације могу се користити велике центрифуге. Машине су величине собе или зграде. Људске центрифуге користе се за обуку пилота испитивања и за спровођење научних истраживања везаних за гравитацију. Центрифуге се такође могу користити као вожње забавним парком. Док су људске центрифуге дизајниране тако да теже до 10 или 12 гравитација, машине великог човека пречника могу да изложе узорке до 20 пута више од нормалне гравитације. Исти принцип може се једног дана користити за симулацију гравитације у простору.

Индустриал Центрифугес користе се за одвајање компонената колоида (попут врхња и путера из млека), у хемијској припреми, чишћењу чврстих материја од течне бушилице, материјалима за сушење и третману воде за уклањање муља. Неки се индустријски центрифуге ослањају на седиментацију, док други одвајају материју помоћу сита или филтера. Индустријске центрифуге се користе за ливење метала и припрему хемикалија. Диференцијална гравитација утиче на састав фаза и друга својства материјала.

Свакодневне пријаве: Центрифуге средње величине су уобичајене у свакодневном животу, углавном за брзо одвајање течности од чврстих тела. Машине за прање веша користе центрифугирање током циклуса центрифуге за одвајање воде од веша. Сличан уређај извлачи воду из купаћих костима. Предмети за салату, који се користе за прање, а затим сушење зелене салате и другог зеленила, су још један пример једноставне центрифуге.

Иако је центрифугирање најбоља опција за симулацију велике тежине, постоје и друге технике које се могу користити за одвајање материјала. Ови укључују филтрацијапросијавање, дестилација, декантирање, и хроматографија. Најбоља техника за наношење зависи од својстава узорка који се користи и његове количине.