在生命科學領(lǐng)域中,低溫恒溫水槽主要用于研究一些生命在不同環(huán)境溫度下的反應(yīng)和特性。通過恒溫讓生物處于不同的生長環(huán)境下,觀察其生長規(guī)律和在特定溫度下的反應(yīng);也可通過容器觀察細胞等微生物在低溫下的活數(shù)等實驗。
目前恒溫水槽使用的介質(zhì)大致有酒精、水、防凍液、食用油、硅油、汽缸油等。水是廉價的的介質(zhì),作用范圍一般在5~95℃,但不能覆蓋常用的0℃,而較多恒溫水槽使用防凍液代替水。
根據(jù)有關(guān)研究,凍液與水按1:1混合,在-30℃時性能仍正常。槽的表面溫場與室溫及介質(zhì)蒸發(fā)量有關(guān),常壓下純防凍液表面張力46.49mN/m(而純水表面張力0.728mN/m(20℃)),防凍液與水合后會增加水表面張力,造成分子內(nèi)聚力增加,從而使得蒸發(fā)量小于純水,故其垂直溫場優(yōu)于純水。此項性能對于射流結(jié)構(gòu)低溫恒溫水槽尤其明顯。
使用純水和防凍液(按水和防凍液1:1混合)的垂直溫場分別15mK和32mK。當恒溫介質(zhì)蒸發(fā)量大時,需要遮蓋槽面以改善垂直溫場。對擁有射流結(jié)構(gòu)的低溫恒溫水槽(98℃)進行相關(guān)實驗。結(jié)果顯示:槽面有覆蓋場時,垂直均勻性為12mK,波動性為8mK;無覆蓋物時,垂直均勻性為28mK,波動性為12mK。由此可見,無覆蓋物的影響相當可觀。
這在某些無法遮蓋槽面進行檢測工作的情況下需要注意:
在高溫時,選擇蒸發(fā)量小的工作介質(zhì)可以減小此類影響,低粘度硅油是一種選擇。使用低粘度硅油作介質(zhì)實驗,結(jié)果顯示:在-30℃時,垂直物均勻性為4mK,波動性為12mK;在100℃,垂直均勻性為2mK,波動性為5mK。
食用油也是一種廉價導熱介質(zhì),在100~200℃工作范圍得到廣泛使用。但電熱絲通電后溫度很高,食用油非常容易炭化,形成黏性大的顆粒,纏繞在加熱絲上,使其導熱性變差,降低槽溫穩(wěn)定性。更重要的是降低了加熱絲之間絕緣電阻,導致不安全。因此在100~300℃工作范圍建議使用硅油,并周期更換。
如果低溫恒溫水槽在溫度零下40℃到零下100℃,我們可以選擇工業(yè)純酒精。
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