离心机计算器

普通物理学

计算相对离心力(RCF)、RPM或半径用于您的离心机设置。选择您想要计算的值并输入其他两个参数。

实际示例

了解离心机计算器在常见实验室场景中的使用方法。

计算细胞沉淀的RCF

计算RCF (g力)

常见协议要求以特定的g力沉淀细胞。给定RPM和半径，计算RCF。

类型: 计算RCF (g力)

半径: 100 mm

RPM: 2500

确定DNA沉淀协议的RPM

计算RPM

协议指定RCF为12,000 x g。您的离心机转子半径为85 mm。应该设置什么RPM？

类型: 计算RPM

半径: 85 mm

RCF: 12000 g

找到所需的转子半径

计算半径 (mm)

您需要在1500 RPM下实现500 x g的RCF。所需的最小转子半径是多少？

类型: 计算半径 (mm)

RPM: 1500

RCF: 500 g

高速蛋白质分离

计算RCF (g力)

超速离心机以50,000 RPM运行，转子为50 mm。计算产生的巨大g力。

类型: 计算RCF (g力)

半径: 50 mm

RPM: 50000

其他标题
了解离心机计算器：综合指南
深入了解离心力的原理、计算方法和在科学研究中的实际应用。

什么是离心机和相对离心力(RCF)？

  • 离心机在实验室中的作用
  • 定义相对离心力(RCF)
  • 为什么我们使用RCF而不是RPM
离心机是一种实验室设备，利用离心力根据颗粒的大小、形状、密度、介质的粘度和转子速度从溶液中分离颗粒。通过高速旋转样品，它产生一种力，将较密的组分推到底部，这个过程称为沉淀。这在生物学、化学和医学中对于分离细胞、细胞器、蛋白质和核酸是基础性的。
定义相对离心力(RCF)
相对离心力(RCF)，也称为g力，是作用在转子内容物上的力，以地球重力(g)的倍数测量。它是量化离心过程中施加力的标准和最准确的方法，因为它与离心机型号无关。
使用RCF确保分离协议在不同离心机和转子之间可重现。指定1000 x g RCF的协议将产生相同的分离效果，无论使用什么特定设备，只要RCF计算正确。

关键概念

  • 离心力将较密的颗粒向外推。
  • RCF是这种力的标准化测量，以重力(g)的倍数表示。
  • 科学协议指定RCF(g力)以确保可重现性，而不是RPM。

使用离心机计算器的分步指南

  • 选择计算类型
  • 输入数值
  • 解释结果
我们的计算器简化了RCF、RPM和半径之间的转换。按照以下步骤进行准确计算。
1. 选择计算类型
首先从“计算类型”下拉菜单中选择您想要计算的值。您可以选择求解RCF、RPM或半径。
2. 输入数值
根据您的选择，三个输入字段中的两个将是活动的。输入已知值：半径（毫米）、速度（RPM）或RCF（g力）。准确测量从转子中心到样品管底部的半径至关重要。
3. 解释结果
点击“计算”后，工具将显示相应单位的结果。此值可直接用于设置离心机或记录实验参数。

示例场景

  • 您想找到在95 mm转子下实现10,000 x g所需的RPM。
  • 选择“计算RPM”作为计算类型。
  • 输入“95”作为半径，“10000”作为RCF。
  • 计算器提供您需要使用的精确RPM设置。

数学推导和公式

  • 核心RCF公式
  • 求解RPM
  • 求解半径
核心RCF公式
RCF、RPM和半径之间的关系由标准公式定义。力与半径和角速度的平方成正比。公式为：RCF = 1.118 x 10⁻⁵ r (RPM)²
其中：RCF是g力中的相对离心力，'r'是厘米中的半径，RPM是每分钟转数中的速度。我们的计算器内部处理从毫米到厘米的转换。
推导公式
通过重新排列核心公式，我们可以求解RPM或半径：RPM = √[RCF / (1.118 x 10⁻⁵ r)] 和 r (cm) = RCF / (1.118 x 10⁻⁵ (RPM)²)

计算洞察

  • 将RPM加倍会使RCF增加四倍。
  • 将半径加倍会使RCF加倍。
  • 常数1.118 x 10⁻⁵将单位标准化为g力、cm和RPM。

离心的实际应用

  • 生物学和医学
  • 化学和材料科学
  • 食品和饮料行业
离心是用于众多科学和工业领域的主力技术。
生物学和医学
在临床实验室中，离心机分离血液成分，如血浆和红细胞。在研究中，它们用于沉淀细胞、分离亚细胞细胞器如线粒体和细胞核，以及沉淀DNA和蛋白质。
化学
化学家使用离心机从反应混合物中分离沉淀物、分析聚合物，以及纯化化合物。同位素分离，如为核应用富集铀，依赖于专门的离心机。
食品行业
离心机用于澄清果汁和葡萄酒、从牛奶中分离奶油（用于黄油和奶酪），以及加工油。它们确保产品质量和一致性。

应用示例

  • 从血液中分离血浆用于诊断测试。
  • 从细胞中分离线粒体以研究细胞呼吸。
  • 通过去除酵母和其他颗粒来澄清葡萄酒。

常见误解和最佳实践

  • RPM vs. RCF：关键差异
  • 准确的半径测量
  • 平衡转子
避免常见错误对于安全和可重现的离心至关重要。
RPM vs. RCF
最常见的误解是将RPM和RCF视为可互换的。不同的转子有不同的半径，所以相同的RPM会产生不同的g力。始终遵循基于RCF(g力)的协议以获得可靠结果。
准确的半径测量
不正确的半径是常见的错误来源。对于摆动桶转子，测量到水平时管底部的距离。对于固定角度转子，测量到管中间的距离。参考制造商手册以获得最准确的半径(rmax和rmin)。
平衡转子
始终用相同类型、大小和重量的管平衡离心管，放置在对面。不平衡的转子会导致危险的振动，损坏离心机并毁坏您的样品。

安全和准确性提示

  • 永远不要在不先转换为RCF的情况下将一台离心机的RPM用于另一台。
  • 始终仔细测量半径或使用转子手册中的值。
  • 确保转子在每次运行前都正确平衡。