כיצד לשלוט בטמפרטורה: אמנות החימום של כלי זכוכית במעבדה
האם ראיתם פעם חלק מכלי הזכוכית במעבדה שנשבר בלי שאף אחד גרם לכך? אף אחד לא הפיל אותו, ואף אחד לא פגע בו. הוא פשוט נשבר בגלל מתחים פנימיים. אם מחממים את הזכוכית במהירות מדי או מאפשרים לה להתקרר באופן לא אחיד, נוצרים שברים בחומר.
כדי למנוע זאת, אנו משתמשים בחימום באמצעות קרינת אינפרא-אדום. אך יש כאן בעיה – הטווח לטעויות הוא קטן מאוד. מדובר בכלים בעלי איכות גבוהה, כך שהבדל של מעט מעלות יכול להרוס את כל המוצר. לכן אנו לא מסתפקים ברמת דיוק של “קרוב מספיק”. אנו שואפים לדיוק של 0.1°C.
האיזון הנכון
החימום דורש מציאת הטמפרטורה האידיאלית – כזו שתאפשר למתחים הפנימיים להירגע, אך לא כזו שתגרום לכלי הזכוכית להישבר.
אם החימום חזק מדי, הזכוכית תהיה מעוותת. אם החימום חלש מדי, המתחים יישארו בתוך המולקולות, והזכוכית עלולה להישבר בכל רגע.
אנו משתמשים בקרינת אינפרא-אדום בתדר גבוה, כיוון שהיא פוגעת בפני השטח באופן מיידי. בנוסף, אנו משתמשים בבקרים מתקדמים כדי לשמור על רמת דיוק של 0.1°C. זה מונע את ה”אפקט החיצוני”, שפירושו שהחלק החיצוני של הזכוכית נשרף, בעוד החלק הפנימי עדיין קר.
הציוד הנדרש (והקונספציות)
אי אפשר לעשות זאת באמצעות מחממים רגילים. אנו משתמשים במנורות אינפרא-אדום בעלות דיוק גבוה, עם טווח טעויות קטן מאוד. יש גם צורך במקור חשמלי שיכול להדליק ולכבות את המחממים במהירות, מבלי לגרום לרעשים חשמליים שעלולים לפגוע בחיישנים.
כמובן, זה לא זול או קומפקטי. מערכות אינפרא-אדום בעלות דיוק גבוה דורשות יותר מקום לרכיבים האלקטרוניים, והתרמוקפלים עצמם יקרים יותר.
אל תנסו להשתמש בשעון רגיל – יש צורך במערכת משוב סגורה. אם החיישן טועה אפילו בסנטימטר אחד, רמת הדיוק של 0.1°C היא שקרית. החימום לא יהיה אחיד, ונחזור לנקודת ההתחלה.
כיצד להפעיל את המערכת בפועל
כשמגיע הזמן לחבר את כל הרכיבים, יש לוודא שהחיישנים מוגנים היטב. ציוד מעבדה אחר יכול לגרום להפרעות אלקטרומגנטיות שעלולות לגרום לשינויים בקריאות הטמפרטורה. כדי למנוע זאת, יש לוודא שהחיישנים מוגנים היטב.
הדרך היחידה לוודא שאנו אכן מגיעים לטמפרטורה הרצויה היא לבצע כיול של כל המערכת באמצעות מד טמפרטורה מוסמך. יש להאמין, אך יש לוודא.