Bí quyết để các vật dụng thủy tinh không bị vỡ
Bạn có bao giờ gặp trường hợp một chiếc bình thủy tinh trong phòng thí nghiệm đột nhiên bị nứt không? Không có tác động nào rõ ràng cả; chẳng ai làm rơi nó cả. Nhưng chiếc bình vẫn bị nứt ngay giữa thân.
Thông thường, điều này xảy ra do áp lực tích tụ trong thủy tinh. Nếu bạn làm lạnh bình thủy tinh quá nhanh hoặc không đều, thủy tinh sẽ giữ lại áp lực đó. Khi có một vết xước nhỏ hoặc sự thay đổi nhiệt độ đột ngột xảy ra, chiếc bình sẽ bị vỡ. Để tránh điều này, chúng ta sử dụng phương pháp gia nhiệt bằng tia hồng ngoại, nhưng cần phải rất chính xác trong việc điều chỉnh nhiệt độ.
Tại sao chúng ta phải chú trọng đến độ chính xác 0,1°C?
Quá trình xử lý nhiệt diễn ra trong một khoảng thời gian rất ngắn. Đối với hầu hết các vật dụng thủy tinh trong phòng thí nghiệm, chỉ cần sai lệch vài phần nghìn độ C thôi cũng đủ khiến vật dụng đó trở thành “quả bom nổ chậm”.
Chúng ta hướng tới độ chính xác 0,1°C vì lý do liên quan đến sự chênh lệch nhiệt độ. Nếu một mặt của bình thủy tinh nóng hơn mặt kia 2°C, thủy tinh sẽ co lại một cách không đều. Điều này tạo ra sức căng bên trong vật liệu.
Đó là lý do tại sao chúng ta sử dụng các thiết bị phát tia hồng ngoại có khả năng phản ứng nhanh cùng với các bộ điều khiển PID có độ chính xác cao. Điều này giúp chúng ta duy trì nhiệt độ ổn định, từ đó cho phép cấu trúc phân tử của thủy tinh được thư giãn một cách đồng đều.
Tia hồng ngoại so với lò nướng thông thường
Lò nướng thông thường chỉ di chuyển không khí nóng xung quanh vật phẩm cần xử lý. Vấn đề là không khí là chất dẫn nhiệt kém.
Ngược lại, tia hồng ngoại hoạt động bằng cách truyền nhiệt trực tiếp vào bề mặt thủy tinh. Phương pháp này nhanh hơn, và cho phép chúng ta kiểm soát quá trình làm lạnh một cách chính xác hơn.
Chúng ta thực sự sử dụng sự kết hợp giữa tia hồng ngoại波 dài và tia hồng ngoại波 trung bình. Tia hồng ngoại波 dài giúp làm nóng vật phẩm nhanh chóng, còn tia hồng ngoại波 trung bình giúp duy trì nhiệt độ ổn định trong suốt quá trình xử lý. Điều này giúp chúng ta chuyển nhiệt đến chính vị trí dày nhất của thủy tinh, thay vì chỉ hy vọng không khí có thể truyền nhiệt đến đó.
Nhược điểm: Nhiệt lượng và thiết bị
Vấn đề là các thiết bị sử dụng tia hồng ngoại có công suất cao, nhưng lại chiếm diện tích nhỏ. Bạn sẽ có được độ chính xác cao, nhưng cũng phải đối mặt với lượng nhiệt thừa được tạo ra xung quanh thiết bị. Nếu hệ thống thông gió trong tủ không đủ hiệu quả, các linh kiện điện tử sẽ bị ảnh hưởng. Khi đó, độ chính xác 0,1°C sẽ biến mất.
Bạn cần phải cân bằng công suất của các thiết bị phát tia hồng ngoại với hệ thống làm mát hiệu quả. Nếu không kiểm soát được quá trình này, toàn bộ quy trình sẽ bị phá vỡ.