EN CE QUI CONCERNE LE PROCESSUS DE SÉCHAGE, UN ÉQUIPEMENT ESSENTIEL DANS TOUT LABORATOIRE EST LE FOUR À VIDE. EXPLOREZ LA SCIENCE DERRIÈRE LES FOURS À VIDE.
La recherche scientifique implique beaucoup d’essais et d’erreurs. Cela implique également une nécessité de résoudre des problèmes parfois contradictoires. Des solutions simples sont jetées dès le départ lorsque la méthode éprouvée fait partie du problème.
Exemple, un four à vide trouve une utilisation là où le séchage est nécessaire mais où le chauffage est hors de question. De même pour les situations où le frottement de l’air en mouvement va ruiner un échantillon ou un processus.
Lorsque vous avez besoin de sécher un échantillon, une puce électronique ou une préparation, la seule vraie solution est d’évacuer le liquide sans changer la substance de manière irrévocable. Pour cet ensemble compliqué de problèmes, les forces de pression hydrostatique font l’objet d’un entraînement.
Poursuivez votre lecture pour apprendre comment les laboratoires utilisent les principes physiques pour contourner ces problèmes difficiles.
UTILISATIONS DU FOUR SOUS VIDE
Il existe deux raisons principales d’utiliser un four sous vide à des fins de séchage en laboratoire.
La première consiste à éviter les problèmes liés aux autres formes de séchage. La chaleur est l’ennemi d’une variété de substances volatiles et d’échantillons biologiques différents. L’oxydation de l’oxygène introduit dans le processus de séchage peut également entraîner une diminution de la longévité ou des erreurs critiques dans certains objets.
Deuxièmement, lorsque l’on travaille avec des substances biologiques ou bioactives, un niveau de contrôle précis est nécessaire pour reproduire les échantillons. D’autres méthodes de séchage laissent plus de variables ouvertes que le séchage sous vide qui contrôle la pression, la température et le débit d’air, ce qui limite la contamination et les marges d’erreur.
Un four sous vide de qualité élimine les conjectures de la préparation des échantillons et évite rapidement la détérioration des composants coûteux après avoir subi une introduction d’humidité ou des déversements.
QU’EST-CE QUE LE SÉCHAGE?
Au niveau moléculaire, le séchage consiste à éliminer les molécules d’eau des matériaux environnants. La meilleure façon de sortir l’eau est d’ouvrir les liaisons et de convertir l’eau liquide en vapeur, qui se transférera, laissant derrière elle les solides et autres matériaux liquides les plus denses.
SÉCHAGE À LA CHALEUR
Généralement, cela se fait en chauffant un objet. Plus la chaleur est élevée, plus les liaisons s’ouvrent et plus l’eau liquide peut devenir de la vapeur d’eau. Créer suffisamment de chaleur pour transférer l’eau sans brûler le matériau souhaité est l’astuce.
Cela aide à ce que l’eau soit facilement excitable et devienne de la vapeur à une température convenablement basse d’environ 100 C. Lorsque c’est trop de chaleur pour le matériau, les propriétés des molécules d’eau doivent être exploitées.
SÉCHAGE À L’AIR
Lorsque la chaleur n’est pas abondante, l’air se déplaçant à travers la surface peut créer un changement de pression qui affecte le point d’ébullition de l’eau.
Plus l’entrée d’air est sèche, meilleur est l’effet. L’air humide est déjà saturé de vapeur d’eau, il a donc moins d’attraction pour en recueillir plus.
Lorsque l’air se déplace à travers l’objet, l’objet se réchauffe à partir de l’énergie de l’eau qui passe d’un état liquide à un état gazeux. Cela ralentit le séchage à mesure que la différence de température entre l’air et la surface se rétrécit.
Plus l’objet est poreux, plus il faut de temps pour pousser l’eau plus loin dans l’objet jusqu’à la surface où elle peut être libérée puis capturée par l’air environnant.
Une différence idéale entre la température de surface et la température de l’air crée une différence de pression partielle nécessaire pour abaisser la température d’ébullition de l’eau et libérer la vapeur avec moins d’énergie restante dans la surface.
SÉCHAGE SOUS VIDE
Avec le concept de mouvement de la chaleur et de l’air compris, vous pouvez passer au processus de séchage sous vide.
Tant que l’air n’est pas humide et se déplace, il crée une différence de pression partielle entre l’air et la surface.
Dans le cas d’une atmosphère à basse pression, la température d’ébullition de l’eau diminue à partir de 100 C vers le bas. Cela fait partie du problème de la décompression dans l’espace, la pression d’air proche de zéro change radicalement le point d’ébullition de l’eau à l’intérieur d’une personne, ce qui fait que votre corps très liquide se convertit rapidement en gaz.
Pour le séchage sous vide, vous devez éloigner rapidement la vapeur d’eau qui s’échappe du matériau de surface pour empêcher l’énergie qui s’échappe d’augmenter les températures de surface.
Maintenir le vide tout en poussant beaucoup d’air à travers un système est sa propre contradiction. Pour cela, un four à vide régule soigneusement l’air introduit et l’air évacué.
CONTRÔLE DE LA TEMPÉRATURE DE SURFACE
Pendant le processus de séchage sous vide, les températures de surface de l’objet séché doivent rester quasi constantes. Si les températures augmentent, cela peut endommager l’objet, s’ils deviennent trop bas, des condensats se forment, permettant à la vapeur d’eau nouvellement convertie de fusionner en liquide.
Pour compenser ces effets, une source de chaleur chauffe l’objet en coordination minutieuse avec l’air qui l’entoure. Chaque température doit être maintenue en ajoutant plus de chaleur, en éliminant rapidement la vapeur et en introduisant un nouvel air se déplaçant dans la bonne direction en même temps.
PRESSION ET ÉBULLITION
La façon dont la pression fonctionne, elle pousse les objets ensemble. À une pression suffisamment élevée, la plupart des substances se compactent et deviennent des solides de fait. La pression interne du soleil est telle qu’il convertit le gaz en plasma surchauffé, par exemple.
À mesure que la pression augmente, la chaleur augmente et l’énergie excédentaire des atomes est convertie en un mouvement plus rapide. Vous avez peut-être entendu parler des particules « excitées » dans ce contexte. Les particules se déplaçant plus rapidement entrent en collision plus souvent et avec plus de force, créant de la chaleur perdue.
Plus la pression est basse, plus les particules ont de place pour se déplacer et plus l’énergie globale du système est faible, car les particules entrent en collision moins souvent et avec moins de force.
À des pressions plus basses, il est plus facile pour les particules se déplaçant plus lentement de s’échapper sans collisions qui créent de la chaleur perdue. Moins de chaleur résiduelle maintient la réaction à une énergie plus faible, etc.
ÊTRE ABSORBÉ EN PLUS
Comprendre les principes de la pression hydrostatique est essentiel pour comprendre le fonctionnement d’un four à vide. Heureusement, vous n’avez pas à faire le calcul lourd pour vous assurer que vos échantillons sortent correctement à chaque fois avec un équipement approprié.
Si vous avez des questions ou des besoins spécifiques en équipement de laboratoire, contactez-nous.