انواع هات پلیت و کاربرد هات پلیت در آزمایشگاه
مقدمه مقاله
هات پلیت یا اجاق بشقابی در لغت به معنای بشقاب داغ میباشد، هات پلیت یک دستگاه حرارتی رومیزی است که برای گرم کردن، حل کردن و ترکیب کردن نمونه‌های آزمایشگاهی در ظروف آزمایشگاهی، به کار می‌رود. این دستگاه از یک یا چند عنصر گرم‌کننده برقی یا گازی و یک صفحه مسطح از جنس آلومینیوم، فولاد ضد زنگ، سرامیک و یا شیشه تشکیل شده است. بعضی از هات پلیتها دارای نمایشگر دیجیتال، زمانسنج (تایمر)، سنسور دما و همزن مغناطیسی نیز هستند. در این مقاله قصد داریم به بررسی انواع، تاریخچه، اجزاء تشکیل دهنده، فناوری‌ها، کاربردها، مزایا و معایب هات پلیت بپردازیم و شما را با هات پلیت ها آشنا کنیم.
هات پلیت چیست؟
هات پلیت (hot plate) در لغت به معنای صفحه گرم است، این دستگاه نوعی ابزار حرارت‌دهنده است که با استفاده از جرقه الکترود، شعله گاز، نور مادون قرمز و یا مقاومت الکترود، صفحه‌ای را به دمای مورد نظر برساند و نمونه‌ای را که روی آن قرار داده شده است، گرم کند. هات پلیتها در ابعاد و شکل‌های مختلف ساخته میشوند و بسته به نوع عنصر گرم‌کننده و جنس صفحه، خصوصيات حرارتي و الكتروشيميائي مختلفي دارند. این ابزار در آزمایشگاه های شیمیایی و بیولوژیکی بسیار کاربرد دارد.
تاريخچه هات پليت
آغاز استفاده از هات پليت به قرون وسطي برمي‌گردد كه در آن قرون وسطاییان با استفاده از يك صفحة فولادي كروي كه روي يك شعلة آتش قرار مي‌گرفت، مواد را گرم مي‌كردند. اين روش براي گرم كردن مواد آلياژي و ذوب كردن فلزات با دمای ذوب پایین، مورد استفاده قرار مي‌گرفت. در قرن هجدهم، اولين هات پليت برقي توسط جيمز وات (James Watt)، مخترع ماشين بخار، اختراع شد. او با استفاده از يك سيم مسی فلزي كه روي يك صفحة فلزي قرار داده بود، جرقه الكترود را از طريق يك باتري توليد مي‌كرد و صفحة فلزي را گرم مي‌كرد. اين روش براي گرم كردن آب و غذا در منازل و كارگاه‌ها به كار مي‌رفت. در قرن نوزدهم میلادی، با پيشرفت علم الكتروشيمي، هات پليت‌ها با استفاده از مقاومت الكتروشيميائي ساخته شدند. در این روش، یک سیم فلزی با مقاومت بالا روی یک صفحه فلزی قرار داده شده و با جریان الکتریکی گذرانده میشود. این باعث ایجاد حرارت در سیم و صفحه میشود. این روش برای گرم کردن نمونه‌های آزمایشگاهی و صنعتی به کار می‌رود. در قرن بیستم، با پیدایش فناوری‌های جدید مانند سرامیکسازی و نور مادون قرمز، هات پلیتهای جدیدی ساخته شدند که دارای خصوصیات حرارتی و الکتروشیمیائی بهتری بودند. این هات پلیتها برای گرم کردن نمونه‌های حساس به دما و نیازمند دقیق بالا به کار می‌روند.
اجزای تشکیل دهنده هات پلیت
- صفحه گرم: قسمت بالایی هات پلیت است که با حلقه برقی متصل به زیر آن گرم می شود و ظروف آزمایشگاهی را بر روی آن قرار میگذارند. صفحه گرم معمولا از جنس آلیاژ فلز، شیشه یا سرامیک ساخته شده است. صفحه گرم دارای خواص زیر است:
- مقاومت بالا در برابر حرارت زیاد
- نرخ انتقال حرارت مناسب به ظرف آزمایشگاهی
- سطح صاف و با قابلیت نظافت
- عایق برق بودن
- حلقه برقی: این بخش قسمت زیرین هات پلیت است که توسط جریان الکتریکی گرم می شود و حرارت را به صفحه گرم منتقل می کند. حلقه برقی معمولا از فلزات با مقاومت بالا ساخته شده است و باید دارای خواص زیر باشد:
- داشتن قابلیت تنظیم درجه حرارت
- داشتن قابلیت کنترل رطوبت
- خاصیت جلوگیری از برقدزدی
- کابین: محفظهای در قسمت پایین هات پلیت است که حلقه برقی، سیم ها و قطعات الکترونیک را در خود جای داده است. کابین هات پلیت معمولا از جنس فلزات، پلاستیک یا چوب ساخته شده است و باید دارای خواص زیر باشد:
- محافظت از اجزای درونی در برابر ضربه، خط و خش، خوردگی و نفوذ مایعات
- عایق حرارتی و صوتی
- داشتن پایه های مناسب برای تثبیت هات پلیت روی سطح
- دستگیره: قسمت جانبی هات پلیت است که به منظور جابجایی آسان آن استفاده می شود. دستگیره معمولا از جنس فلز، پلاستیک یا چوب ساخته شده است و باید دارای خواص زیر باشد:
- مقاومت در برابر حرارت و نشت برق
- شکل و اندازه مناسب برای گرفتن
- داشتن روکش ضد لغزش و ضد حساسیت
فناوری‌های مرتبط با هات پلیت
- هات پلیتهای الکترومغناطیسی: این نوع از هات پلیت ها از طریق گرم شدن فلزات تحت تأثیر جریان الکتریکی، گرم میشوند. این هات پلیت ها دارای مزایای زیر هستند:
- سرعت بالا در گرم شدن و خنک شدن
- بازدهی بالا در مصرف انرژی
- قابلیت استفاده برای انواع ظروف فلزی
- کنترل دقیق درجه حرارت
- هات پلیت های سرامیک: این نوع هات پلیت ها از گرم شدن سرامیک تحت تأثیر جریان الکتریکی، استفاده می کنند. این هات پلیت ها دارای مزایای زیر هستند:
- سطح صاف و با قابلیت پاک کردن راحت
- عایق برق و حرارت
- قابل استفاده برای انواع ظروف شیشه ای یا سرامیک
- نویز کم و کم لرزش
- هات پلیت های شعله ای: این نوع هات پلیت ها از احتراق گاز، الکل، روغن یا سوخت جامد استفاده می کنند. این هات پلیت ها دارای مزایای زیر هستند:
- قابلیت استفاده در محل های بدون برق و در مواقع قطعی برق
- قابلیت تنظیم شعله به صورت دستی
- قابلیت استفاده برای انواع ظروف فلزی، شیشه ای یا سرامیک
- مناسب برای کاربردهای خاص مانند تقطیر، استخراج، کارامل سازی و ...
کاربردهای هات پلیت
هات پلیتها برای انجام انواع آزمایشهای شیمیایی، فیزیکی و بیولوژیکی که نیاز به گرم کردن یا جوشاندن مواد دارند، استفاده می شوند. برخی از کاربردهای رایج هات شامل موارد ذیل میشود:
- تقطیر: فرآیند جداسازی مخلوطهای مایع از طریق استفاده از تفاوت دمای جوش آن ها.
- عصاره گیری: فرآیند جداسازی مواد مورد نظر از مخلوطهای جامد یا مایع با استفاده از حلال مناسب.
- تجزیه حرارتی: فرآیند شکست ترکیبات شیمیایی با استفاده از درجه حرارت معین.
- کربن سنجی: فرآیند تخمین و تعیین سن قطعات باستانی با استفاده از نسبت کربن 14 به کربن 12 در آن ها.
- رسانش حرارت: فرآیند انتقال حرارت از یک جسم به جسم دیگر با استفاده از صفحات فلزی.
مزایا و معایب هات پلیت
هات پلیتها نسبت به روشهای دیگر گرم کردن مانند شعله گاز، الکترومغناطیس، بخار، پرتوی مادون قرمز و غیره، مزایا و معایب خاص خود را دارند. برخی از مزایای استفاده از هات پلیت به شرح زیر است:
- مزایا:
- قابلیت حمل و نصب آسان
- کنترل دقیق دما با استفاده از ترموستات
- عدم نشت گاز یا بخار
- عدم تولید دود یا آلودگی محیطی
- سازگاری با انواع ظروف آزمایشگاهی
معایب استفاده از هات پلیت به شرح زیر است:
- معایب:
- نقص برق یا خاموش شدن ناگهانی
- خطر سوختگي صفحه يا ظروف آزمایشگاهی
- انتقال حرارت کند و غیر یکنواخت
- مصرف زیاد برق
- قیمت بالا
نتیجهگیری هات پلیت و فایده هات پلیت آزمایشگاهی
هات پلیت یک دستگاه برقی است که برای گرم کردن یا جوشاندن مواد در آزمایشگاههای شیمی و فیزیک استفاده می شود. هات پلیتها انواع مختلفی دارند و برای انجام انواع آزمایشها که نیاز به گرم کردن یا جوشاندن مواد دارند، کاربرد دارند. هات پلیتها مزایا و معایب خاص خود را دارند و باید با دقت از آنها استفاده شود. هات پلیت ها فایده زیادی برای آزمایشگاه ها دارند و به عنوان یک روش گرم کردن مطمئن و قابل کنترل شناخته می شوند.