چگونه دما را به درستی کنترل کنیم؟ چرا دقت ۰.۱ درجه سانتیگراد برای لوازم شیشهای آزمایشگاهی مهم است
هنگام گرم کردن لوازم شیشهای آزمایشگاهی، در واقع در حال بازی با گرادیانهای تخمینی دما هستیم. اگر دمای قطعات گرمایشی حتی چند درجه تغییر کند، نه تنها خطر اشتباه وجود دارد، بلکه فشارهای داخلی نیز ایجاد میشود.
به همین دلیل از لامپهای مادون قرمز با دقت ۰.۱ درجه سانتیگراد استفاده میکنیم؛ این کار به منظور جلوگیری از ایجاد ترکهای ناشی از فشارهای داخلی است.
مقابله با «بمب زمانی»
شیشه صرفاً ذوب نمیشود و سپس سرد میگردد؛ بلکه از یک حالت به حالت دیگر تغییر میکند. برای اینکه از این مرحله عبور کنیم بدون ایجاد تنشهای دائمی در ماده، دما باید به طور یکنواخت کاهش یابد.
مشکل اینجاست که لامپهای مادون قرمز معمولی، دما را بیشتر از میزان مورد نیاز افزایش میدهند.
اگر بتوانیم دقت را در حد ۰.۱ درجه سانتیگراد نگه داریم، شیشه مدت زمان کافی در «منطقه پلاستیکی» باقی میماند تا مولکولها بتوانند در جای خود استقرار یابند. در غیر این صورت، مواجه با یک «بمب زمانی» خواهیم بود؛ امروز ظرف کاملاً سالم به نظر میرسد، اما فردا وقتی آن را در شرایط خلأ قرار دهیم، ترک خواهد ایجاد شد.
تجهیزات لازم برای پایداری
نمیتوانیم فقط یک کنترلکننده PID پیشرفته خریداری کنیم و کار را تمام کنیم؛ لامپ مادون قرمز نیز باید از یک سر تا سر دیگر یکنواخت باشد.
ما از کوارتز با خلوص بالا یا روکشهای ویژه استفاده میکنیم تا جریان گرما یکنواخت باشد. زیرا اگر یک سر لامپ گرمتر از سر دیگر باشد، گرادیان دمایی در شیشه ایجاد میشود؛ و همین گرادیان است که ما سعی داریم از بین ببریم.
تضادهای موجود
البته، چنین دقتی رایگان نیست؛ این کار نیاز به فضای بیشتری در فرآیند گرم کردن دارد.
برای حفظ پایداری در حد ۰.۱ درجه سانتیگراد، نمیتوانیم لامپ را با بیشترین توان ممکن روشن کنیم؛ بلکه باید از توان متوسط یا روش PWM برای کنترل دما استفاده کنیم.
این بدان معناست که منابع تغذیه باید به اندازه کافی قدرتمند باشند تا بتوانند فرکانس تغییرات دما را تحمل کنند؛ در غیر این صورت، قطعات الکتریکی خیلی زود از کار خواهند افتاد. این یک انتخاب ساده است: برای داشتن شیشهای که واقعاً مقاوم باشد، باید کمی از سرعت گرم کردن را فدا کنیم.