离心机探秘

今天,我的探究项目是离心机探秘。由于这个项目所在的实验室比较隐蔽(其实踩好点之后,也不算特别隐蔽),老师上课之前特意到门外来迎接我们了。上课开始,老师告诉我们,这些实验室科研探究课是相互认识的好机会,于是让我们每人做了一下自我介绍,问我们之前对离心机了解有多少。别人对离心机的印象有深刻的,也有和我一样的,对离心机没有什么印象。大家说完之后,老师提醒了我们一下,老师说我们每个人的家里都有离心机。这下我们才恍然大悟,我们家里的洗衣机就是一个离心机。

实际上,离心机有两种,一种是通用离心机,另外一种是特种离心机。通用离心机一般用来进行物质的分离。最初,是固相物质之间的分离以及固液之间的分离。之后,人们研制出来了液相的分离机,有一种叫做离心萃取机。也有气相的,可以用于核材料的制备。关于核材料,核电站需要核燃料中U-235的纯度为3%,制造原子弹则需要93%以上,而天然的铀矿中U-235不到1%,这就需要气体离心机对铀进行富集、提纯。这里需要指出的是,磁悬浮气体离心机的发明人Gernot Zippe曾经说过,决定他的发明对人类是有利还是有害的权力掌握在那些正在利用他的发明的国家的手里。

特种离心机是今天的重点,它分为载人离心机和土木离心机。今天我们主要观察和了解了土木离心机。学校的土木离心机安装在地下,这是因为离心机的转速较高,如果有零件甩出去,那么威力相当于子弹。学校的这台离心机能达到250g(g=9.80665m/s^2),也就是说,上面的物体会受到250倍的重力。同学们都到地下之后,老师开始讲解离心机的各个部分。特别地,离心机上装有摄像头来拍摄载物篮中的样品,这就需要连接计算机进行控制。而这个离心机建成的时候,计算机还没有现在发达,那个时候用机械硬盘,加速度一大,硬盘就卡住了,这就导致系统死机。老师的解决办法就是把硬盘单独取出,放在中轴附近(这个地方线速度小)。现在,有了小型的工控机以及固态硬盘,问题迎刃而解。离心机的电能通过电刷传输,数据则通过放在中轴的无线路由器传输,此外,还有管道可以传输气体和液体。之前有同学提出,是否可以让同学坐上去体验一下。老师告诉我们说,人在10g左右就开始昏迷,而这个离心机调速是10g一个档次,在10g以下调不准,所以让同学上去肯定是危险的。最后,老师和那些同学们使用了非人类的生物进行了实验,包括植物、鱼和兔子。把它们放入离心机,然后观察它们的反应。植物在离心之后看起来好好的,不过再养几天就枯萎了,这说明它受到了内伤。鱼儿则随着加速度的上升,游得越来越慢,最后浮上水面。兔子和人类较为类似,所以在实验的时候没有一下子开到很大加速度,而是一点一点加。每测完一个档位,都把兔子取出来照料一段时间,才再次放回。直到12g的时候,兔子仍然健康的活着,于是老师和同学也不忍心再继续实验了,因为要珍爱生命。这说明,兔子就此方面的承受能力比人类要强。

最后,老师带我们看了中国航天的纪录片,其中讲到了载人离心机,结束了今天的课程。

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