І Кіріспе Центрифуга туралы жалпы түсінік ІІ Негізгі бөлім 1.Центрифуга құбылысының физикалық негіздері 2.Салмақсыздық 3.Центрифуганың фармацияда қолданылуы ІІІ Қорытынды ІV Пайдаланылған әдебиеттер
Кіріспе Центрифуга (центр және fuga — жүгіру, жүгіріс), әртекті жүйені (мысалы, суспензияны) центрден тепкіш күшті пайдалану арқылы жіктеуге арналған қондырғы. Центрифуганың негізгі бөлігі ротор болып саналады. Ол роторда тесіктер болады да, оған сұйығы бар пробиркалар орналастырылады. Центрифуганың жұмысын түсіну үшін көрсетілген пробирканы алайық. Осы пробирканы ОО1 осімен айналдырғанда центрден тепкіш күштің әсерінен пробирка горизонталь орналасады. Бұрыштық жылдамдығы 60000 айн/мин тең болатын роторларда үдеу 104—105 g-re дейін жетеді. Осы центрге тартқыш күштің әсерінен пробиркадағы тығыздығы әр түрлі суспензиялар компоненттерге жіктеледі. Басқаша айтқанда, центрге тартқыш күштің әсерінен тығыздығы көбірек бөлшектер пробирканың түбіне жиналады да, тығыздығы азырақ бөлшектер үстіңгі жағында орналасады.
Негізгі бөлім
1.Центрифуга құбылысының физикалық негіздері Пробирка ішіндегі сүйықтағы бір макромолекулаға екі күш әсер етеді: біріншісі центрден тепкіш күш Ғц.т. = Vp1ωR Мұндағы V — макромолекула көлемі, p1 — макромолекуланың тығыздығы, ω — ротордың бұрыштық жылдамдығы, R — айналу осіне дейінгі арақашықтық. Екінші жағынан макромолекулаға Архимед күші әсер етеді, ол ҒА.К. = Vp2ω2R. Мұндағы р2 — сүйықтың (ерітіндінің) тығыздығы. Осы екі күштің қорытынды күші мынаған тең: F=V(p1-p2)ω2R. Егер р1>р2 болса, онда макромолекула пробирканың түбіне шөгеді. Ерітінді тұтқыр болғандықтан онда қозғалып бара жатқан макромолекулаға Стокс заңы былайша Ғ1 = 6πηrυ әсер етеді. Макромолекула тұрақты жылдамдықпен қозғалғанда осы екі күш біріне-бірі тең болады, яғни Ғ=Ғ1 немесе V(p1-p2)ω2R = 6πηrυ, мұндағы r — макромолекуланың радиусы. Осыдан жылдамдықты тапсақ:
Коэффициенті деп белгілесек седиментация , онда υ = ( p 1− p 2)S
Ал макромолекуланың массасы m = p1V екенін ескерсек, онда формул асы мына түрге енеді:
Формуладан көріп отырғанымыздай макромолекуланың шөгу жылдамдығы (v) бөлшектің (макромолекуланың) өлшеміне (mS) тығыз байланысты екен. Басқаша айтқанда бөлшектің өлшемі (mS) өскен сайын оның шөгу жылдамдығы арта түседі Олай болса, ерітіндіде-араласып жұрген өлшемі әр түрлі бөлшектердің А формуладан көріп отырғанымыздай макромолекуланың шөгу жылдамдығы ( v ) макромолекуланың өлшеміне Басқаша айтқанда бөлшектің өлшемі тығыз байланысты екен. өскен сайын оның шөгу жылдамдығы арта түседі Олай болса , ерітіндіде - араласып жұрген өлшемі әр түрлі бөлшектердің. ең ауыры пробирканыц түбіне шөгіп, жеңілі одан жоғарырақ орналасады екен. Әсіресе центрифуга көмегімен полимерлерді фракцияға бөліп алуға болады. Сөйтіп әр түрлі фракциялардың молекулалық салмағын анықтауға болады. Центрифуга лаборотория мен медицинада кеңінен қолданылып жүр.
Салмақсыздық.
Инерциялық күштің көрініс беруге вестибулярлы аппарат деп аталатын нәрсе негізделген – адамның кеңістікте бағытталу аппараты. Вестибулярлы аппаратта инерция күштері анық ауқымында кездесетін сұйықтың қозғалысын тудырады. Сұйықтық қозғалысы жүйке клеткаларына сәйкес түрде қабылданады. Инерция күшінің жәрдемімен салмақсыздық немесе ауырлық құбылысында түсіндіруге болады. Мысалы: m денісінің массасы көтергіш алаңқайда тұрады. ( 8 сурет) Қозғалыссыз алаңқайда денеге ауырлық күші fT =mg әсер етеді және тарту қанатының күші fT тең. а жылдамдығымен алаңқай қозғалыс кезінде ол есептің инерциялды емес жүйесі болып табылады және онда fин = ma дененің инерция күші ескерілуі керек. Алаңқайды көтеру кезінде денеге f нәтиженің күші әсер етеді. Ол f = fT+ fин =m(g+a) күштерінің суммасына тең. Ол алаңқайдағы дене қысымын шығарады және қанатты тартылу күшіне теңесуі тиіс (8 б сурет). Осы жағдайда дене ауырлық жағдайында болады. Денеге әсер ететін нәтижелі күш алаңқайды босату кезінде (8 в,г сурет). (қанатты тарту күшіне сәйкес) f = fT+ fин = mg (-ma)= m(g-a) теңесңді. Осы кезде дене салмақсыздық жағдайында болады. а< g болса онда салмақсыздық жеке бөліктік түрде Егер а= g болса онда f=0 және салмақсыздық толық болады. Ол алаңқай мен дененің еркін құлауына сәйкес болады. Ауырлықтар жылдамдық транспортындағы бояулау немесе жылдамдықтың уақытында пайда болады, орбитаға ғарыш кемелерін шығаруда немесе жерге қайтаруда т.б. Бұл жағдай адам организмі үшін тансық емес және оның қалыпты әрекетінде бірқатар бұзылымдарды шығарады: Мысалы: қан сарысуындағы айналым жасайтын массалардың айтарлықтай қайта бөлінуі өтеді, сосудалардың деформациялары т.б. Мықты жаттыққан организм үшін салыстырмалы қысқа уақыттық ауырлықтар әкелуге болады (4:5 ке дейін) g жалғасқан кезде (14:15ке дейін) g иілген кезде арқамен жату жағдайында жылдамдық бағытында болады. Салмақсыздық мысалы: орбитада жердің жасанды серіктері немесе ғарыш станцияларының қозғалысы кезінде пайда болады. Мұнда жердің тартылыс күші инерцияның ортаның күшіне теңестіріледі. Осындай жағдайларда ұзақ уақыт болған адамдарда жүрек- қан тамырлар жүйесі әрекетінде де, организмнің сүйек-бұлшық ет жүйесіндегі зат алмасу жағдайында да байқалады. Осы барлық өзгерістер айтарлықтай дәрежеде организмнің қосымша жаттығуы жағдайы кезінде төмендейді. Инерцияның күші дененің қан бвағыттылығы қозғалысында да көрініс береді. Жекелей алғанда қоршаған орта бойынша дене қозғалысы кезінде орын алады. Оңс. Орталыққа ұмтылған жылдамдық орталыққа ұмтылған күштің санын қамтиды, ол Ньютонның 3-ші заңы бойынша инерция орталық күштерінің бағыты бойынша қарама-қарсы көріністі тудырады. fцб=maцс Мысалы: дискінің дөңестігіне перпендикуляр осьтің жанында айналатын Д дискісін орныққан а шаригі бар және П пуржинасы осіне бекітілген. Дискінің айналукезінде w, жылдамдығындағы пружинаны созушы шарик айналу осімен r, қашықтығында орын алады және дискімен айналуды жалғастырады. Есептің инерциялды емес жүйесінде Д дискін қарастыра отырып, оған шариктің қозғалыссыз қатынасы бойынша және екі күштің әрекетімен тең болатынынын санауға болады. Орталыққа ұмтылған fцс күші- пружинаның иілгіштің күші және оған көлемі бойынша тең, шариктің fцб инерциясының орталыққа ұмтылған күші fцб=mw, r Д дискінің айналу жылдамдығының өсе түсу кезінде, мысалы: w2инерцияның күші ұлғаяды және шарик r2 ара қашықтығына жылжиды. Осыған сәйкес f пружинаның тартылу салдарынан оның иілгіштік күші өсе түседі және қайтадан орталыққа ұмтылушы күшпен инерциялық орталықтың күші арасындағы теңесу пайда болады. . fцб=mw22r2 Егер дискіде әр түрлі бірнеше шариктер болса біріңғай пружиналар нығайтылып бірдей жылдамдықпен дискіні айналуда оның орталығынан r ара қашықтықта тұрақтамады. Сондықтан шариктің масссасы үлкен болса массалары да үлкен) Осы ереже бойынша орталықтық сеперлар деп аталатын нәрсе негізделген, ол әр түрлі массалардың бөліктерінен тұратын сұйықтықтар мен ауырлықтар (взвес) бөлінуі үшін қолданылады. Мысалы: сүт Бұларға кіші дәретке және басқада ортада өлшенетін бөліктерді тұндыру үшін медицинада кең қолданылатыны центрифуга приборына қатысты және қанның плазмаларына формалық элементтерді аластау үшін қолданылады. Центрифуганың (10а цр) Р роторы құрылғы үшін f ұяларына қамтиды. Ол КМ электро қозғалытқышы айналымында қозғалынатын К жабық корпусында орналасқан.
Центрифуганың фармацияда қолданылуы Денедегі жара мен аллергияларды емдеуге арналған жақпа майларды (мазь) алу үшін центрден тепкіш типтегі технологиясында центрифуга қолданылады. Центрифуганың негізгі бөлігін айналып тұратын барабан құрайды. Ол минутына 6- 103 — 12 -103 айналым жасайды. Барабанның ішінде конус түріндегі тарелкалар орналасады. Осы тарелкалар жақпа майды әр түрлі қабаттарға бөліп отырады. Тарелкаларда вертикаль түрде ойылған тесіктер бар. Осы тесіктерден жакпа майдан ажыратылған су ағып тұрады. Тарелкалар арасында жиналған жақпа майды айналмалы қозғалысқа түсіргенде центрден тепкіш күштің әсерінен жақпа майдан су ажыратылып қоюланады. Центрифуганың көмегімен, майлылығы 30—45% және 80 проценттік жақпа май алуға болады. Сонымен қатар центрифуганың тазарту ісіне де пайдаланылады. Ол сахароза ерітіндісін, биополимерлерді жіктей алады. Центрифуга көмегімен қанды алмастыратын зат дайындауға болады, ол клиникалық диагностикада кецінен пайдаланылады.
Қорытынды Центрифугамен қатар ультрацентрифуга да қолданылады. Онымен 100 нм-ден кем бөлшектер жіктелініп жүр. Атап айтқанда сұйықтардағы белоктардың макромолекулалары, коллоидтар, нуклеин қышқылдары, полимерлер, полисахаридтер жіктелінеді. Бұл ротордың айналуынан пайда болған үдеудің әсерінен жүзеге асады. Мұндай үдеу ауырлық күшініц үдеуіне қарағанда ете кеп болады. Ультрацентрифуга көмегімен жоғарғы молекулалы қосылыстар, вирустар жіктелінеді және зерттелінеді. Ол сахароза ерітіндісін, биополимерлерді жіктей алады.
Пайдаланылған әдебиеттер
1.Арызханов Б «Биологиялық физика» «Қайнар» Алматы 1990ж 2.ПасынковВ.В.,ЧиркинЛ.К Полупроводниковые приборы. Учебник для вузов. 2003г. 3.Ремизов А.Н., Потапенко А.Я. Курс физики. Дрофа Москва 2002г. 4.ТитшеУ.,ШенкК. Полупроводниковая схемотехника. Справочное руководство. М.: Мир, 1982 5.www.google.ru 6.www.yandex.ru
