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实验室中经常使用的离心机离心原理

http://www.edu.hc360.com2013年08月26日14:40 来源:中国机经网T|T

    要把悬浮在液体中的微粒与液体分离开来,最简单的方法是将液体静置一段时间,利用重力的作用,使较重的微粒下沉,较轻的微粒上浮。如以v表示微粒的体积,ρ表示微粒的密度,σ表示液体的密度,g表示重力加速度,则使微粒下沉的力F为

    F=重力-浮力=ρvg-σvg

    当ρ>σ时,F向下,微粒下沉。

    当ρ<σ时,F向上,微粒上浮。

    当微粒非常小,而且ρ与σ很接近的情况下,微粒下沉或上浮需要很长的时间,因此很难实现分离。为了使液体中的微粒能在较短的时间内分离开来,在实验室中经常使用离心机

    1-2-1离心原理

    溶液中的颗粒在惯性系统中绕一轴做圆周运动时,具有一定的向心加速度,同时受向心力的作用,与向心力相平衡存在着离心力,这个离心力是非惯性系统中的力。非惯性系统中的离心力可以形成离心力场,它的性质和重力场的性质相同。在重力场中微粒所受的向心力F为

    F=ma=mRw=ρvRw(1-1)

    式中:ρ——微粒的密度

    v——微粒的体积

    R——微粒作圆周运动的半径

    W——微粒的角加速度

    微粒所受的离心力与向心力大小相等,方向相反,因此离心力的大小也可以用公式(1-1)表示。

    由公式(1-1)可知:在离心机中溶液里的微粒所处位置不同即R不同,所受的离心力和阻力也不相同,不同位置的微粒将以不同的速率向远离轴心方向运动。维持微粒远离轴心运动的离心力就是一种人造的重力,这种力的大小与微粒的质量、旋转半径以及旋转的角加速度有关。不同种类不同质量的物质最终会按照他们密度的顺序排列,这便是离心不同物质的原理,离心机也是基于这个原理工作的。

责任编辑:陈良

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