Santrifüj, genellikle tıbbi amaçlarla kullanılan bir cihazdır. Sıvı veya katı bir maddedeki parçacıkları ayrıştırır. Merkezkaç kuvvetin etkisi ile çalışır.
Santrifüj, sabit eksenli, dairesel dönme hareketi yapan bir alettir. Laboratuvar ekipmanlarının vazgeçilmez ve en değerli parçasıdır. Genellikle elektrikli bir motor yardımıyla çalışır. Merkezkaç kuvveti prensibi ile çalışır. Bu kuvvete, “santrifüj kuvveti” adı da verilir. Katı veya sıvı maddelerdeki parçacıkları, yer çekimi ivmesinden daha büyük bir kuvvetle ve büyük hızla döndürerek ayrıma işlemine dayanan bir prensiple çalışır. Santrifüj cihazları, motor büyüklükleri ve kullanıldıkları alana göre dakikada 10 ila 15 bin devirle çalışabilir. Ticari uygulamalar, astronomi, geoteknik modelleme, süt sanayisi, serum üretimi, süspansiyon ayrıştırma ve izotop ayırma gibi farklı işlemler için kullanılır. Santrifüjün çalışma prensibi, günlük hayatta sık karşılaştığımız “merkezkaç kuvveti”dir. Çamaşır makineleri, çocuk parklarındaki bazı oyuncaklar bu prensiple çalışır. Diğer detayları makalemizde bulabilirsiniz.
Tarihi
Santrifüj cihazının kökeni, 18. yüzyıla kadar uzanıyor. İngiliz askeri mühendis Benjamin Robins, sürüklenmeyi belirlemek için dönen kolu olan bir alet icat etti. Bu alete benzer bir alet, ilk olarak 1864 yılında süt ayrıştırmak için kullanılmıştır. Antonin Prandtl, sütü kaymağından ayrıştırmak için ilk manuel santrifüj cihazını icat etmiş ve kullanmıştır. Prandtl’ın kardeşi Alexander Prandtl, 1875 yılında abisinin tekniğini geliştirerek “yağ ekstraksiyon” makinesi icat etti. Laboratuvar ortamında ilk santrifüj, 1869 yılında Friedrich Miescher tarafından kullanılmıştır. İlk olarak sütü ayrıştırmak için kullanılan cihazlar zaman geliştirildi ve günümüzde modern laboratuvar uygulamalarında kullanılan önemli ve vazgeçilmez cihazlar haline geldi.
Tanım
Santrifüj aletleri, farklı yoğunluktaki katı ve sıvıların parçacıklarını yoğunluklarına göre farklı hızlarda döndürme ve birbirlerinden ayrıştırılmalarını sağlar. Olağanüstü hızdaki dönme hareketi, bir sıvı veya katıdaki hücreler, akyuvarlar, bakteriler ve izotoplar gibi parçacıkları merkezkaç kuvveti yardımıyla ayrıştırma işlemi yapar. Bir sıvı içindeki süspansiyon veya emülsiyon halindeki parçacıkları bile ayrıştırabilir. Ayırma işlemi, cihazın yüksek devirde dönmesine bağlıdır. Cihazın sağladığı dönme hareketinin sağladığı merkezkaç kuvveti, içindeki maddedeki yoğun veya daha ağır parçacıklara daha fazla kuvvet uygular ve diğer maddelerden ayrıştırır.
Santrifüj Parçaları
Laboratuvarlarda kullanılan santrifüj, yüksek devire sahiptir. Elektrik motoru, elektronik sistem, kafes, çevirme mili, rotor, kapak ve bir odadan oluşur. Rotor, cihazda dönen birimdir. Ayrıca, motorun voltaj desteğini değiştirerek hızını ayarlayan potansiyometreler bulunur. Rotorun hızı potansiyometre ile sağlanır; ancak yüksek hızda dönme sırasında tüplerin ağırlığına bağlı olarak rotorun hızı değişebilir. Rotorun üzerinde kovalar veya tüp seleleri bulunur. İşlem sırasında tüplerin kırılmasını önlemek için yumuşak yastıkçıklar yer alır. Tüplerin büyüklüklerine uygun bölümler vardır. Büyük santrifüj cihazları, doğru akımlı elektrik motorları ile yüksek dönme momenti sağlar. Küçük cihazlarda, alternatif akımlı elektrik motorları kullanılır. Kutuplaşmış akımın geri dönmesi fren görevi görür ve motorun yavaşlaması sağlanabilir. Cihazdaki takometreler, dönüş hızını veya dakikadaki devrini gösterir.
Merkezkaç Kuvveti ve Merkezcil Kuvvet Arasındaki Fark Nedir?
Santrifüj cihazlarının çalışma prensibi olan merkezkaç kuvvet ile merkezcil kuvvet, birbiri ile karıştırılır; ancak birbirinden farklı iki kuvvettir. Merkezcil kuvvet, “gerçek bir kuvvet” iken, santrifüj veya merkezkaç kuvveti, “belirgin bir kuvvet” olarak tanımlanır. Başka bir tanıma göre de, bu iki kuvvet, “farklı kuvvetlerin etki ettiği ters yönde aynı kuvvet” şeklindedir. Bu kuvvetlerin teknik tanımları şöyledir;
Merkezkaç Kuvvet: Newton yasalarına uymayan ve “gerçekte olmayan” bir kuvvettir. Newton yasasına göre, bir cisme etki eden kuvvet o cisme ivme kazandırır. Hareket eden bir cisim, üzerine herhangi bir kuvvet etki etmediği sürece hareketine devam eder. Dairesel hareketle dönen bir sistemde duran cisimler, hareket başladığında dışa doğru kayma eğilimi gösterir. Yani merkezden dışa doğru ivme kazanır. Newton’a göre, bu cisme dışa doğru, ivme yönünde bir kuvvet etki eder. Gerçekte olmayan veya tanımlanamayan bu kuvvete “merkezkaç kuvveti” denir. Teknik bir ifadeyle merkezkaç kuvvet, “merkezcil kuvvetle eşit veya karşı görünen kuvvet” olarak tanımlanır.
Merkezcil Kuvvet: Dairesel hareket sırasında cismi yörüngede tutan kuvvettir. Hız vektörünün büyüklüğünü değiştirmez, yönünü değiştirir. Bu yüzden merkezcil bir ivme oluşur. Merkezcil kuvvet ile merkezcil ivmenin yönü aynı merkeze doğrudur ve çizgisel hıza diktir. Herhangi bir kuvvet dairesel harekete sebep olup merkezcil ivme oluşturuyorsa, merkezcil kuvvet meydana gelir. Teknik bir ifadeyle merkezcil kuvvet, “eğrilik veya döndürme eksenine yöneltilen eğrisel harekette bir vücuda etki eden kuvvet bileşeni” olarak tanımlanır.
Yorumlar
Yorum Gönder