CO2 инкубаторът произвежда конденз, твърде висока ли е относителната влажност?
Когато използваме CO2 инкубатор за култивиране на клетки, поради разликата в количеството добавена течност и цикъла на култивиране, имаме различни изисквания за относителната влажност в инкубатора.
При експерименти, използващи 96-ямкови плаки за клетъчни култури с дълъг цикъл на култивиране, поради малкото количество течност, добавено към една ямка, съществува риск разтворът за култивиране да изсъхне, ако се изпарява за дълъг период от време при 37 ℃.
По-високата относителна влажност в инкубатора, например, достигаща над 90%, може ефективно да намали изпарението на течността. Възникна обаче нов проблем. Много експериментатори в областта на клетъчните култури са установили, че в инкубатора е лесно да се произвежда кондензат при условия на висока влажност. Ако производството на кондензат не е контролирано, той ще се натрупва все повече и повече, което носи известен риск от бактериална инфекция в клетъчната култура.
И така, образуването на конденз в инкубатора се дължи ли на твърде висока относителна влажност?
Преди всичко, трябва да разберем концепцията за относителна влажност,относителна влажност (относителна влажност, RH)е действителното съдържание на водна пара във въздуха и процентното съдържание на водна пара при насищане при същата температура. Изразено във формулата:
.png)
Процентът на относителна влажност представлява съотношението на съдържанието на водни пари във въздуха към максимално възможното съдържание.
По-конкретно:
* 0% относителна влажност:Във въздуха няма водна пара.
* 100% относителна влажност:Въздухът е наситен с водна пара и не може да задържи повече водна пара и ще се получи кондензация.
* 50% относителна влажност:Показва, че текущото количество водна пара във въздуха е наполовина от количеството наситена водна пара при тази температура. Ако температурата е 37°C, тогава налягането на наситената водна пара е около 6,27 kPa. Следователно, налягането на водната пара при 50% относителна влажност е около 3,135 kPa.
Налягане на наситените водни парие налягането, генерирано от парата в газова фаза, когато течната вода и нейните пари са в динамично равновесие при определена температура.
По-конкретно, когато водна пара и течна вода съществуват едновременно в затворена система (например, добре затворен CO2 инкубатор Radobio), водните молекули ще продължат да се променят от течно в газообразно състояние (изпаряване) с течение на времето, докато газообразните водни молекули ще продължат да се променят в течно състояние (кондензация).
В определен момент скоростите на изпарение и кондензация са равни и налягането на парите в този момент е налягането на наситените водни пари. То се характеризира с
1. динамично равновесие:Когато водата и водната пара съществуват едновременно в затворена система, изпарението и кондензацията достигат равновесие, а налягането на водната пара в системата вече не се променя и в този момент налягането е равно на налягането на наситената водна пара.
2. температурна зависимост:Налягането на наситените водни пари се променя с температурата. Когато температурата се повиши, кинетичната енергия на водните молекули се увеличи, повече водни молекули могат да преминат в газова фаза, така че налягането на наситените водни пари се увеличава. Обратно, когато температурата се понижи, налягането на наситените водни пари намалява.
3. Характеристики:Налягането на наситената вода е чисто материален параметър, който не зависи от количеството течност, а само от температурата.
Често срещана формула, използвана за изчисляване на налягането на наситените водни пари, е уравнението на Антоан:
За водата константата на Антоан има различни стойности за различните температурни диапазони. Често срещан набор от константи е:
* A=8.07131
* B=1730,63
* C=233.426
Този набор от константи се прилага за температурния диапазон от 1°C до 100°C.
Можем да използваме тези константи, за да изчислим, че налягането на наситената вода при 37°C е 6,27 kPa.
И така, колко вода има във въздуха при 37 градуса по Целзий (°C) в състояние на наситено налягане на водните пари?
За да изчислим масовото съдържание на наситени водни пари (абсолютна влажност), можем да използваме формулата на уравнението на Клаузиус-Клапейрон:
Налягане на наситените водни пари: При 37°C налягането на наситените водни пари е 6,27 kPa.
Преобразуване на температурата в Келвини: T=37+273.15=310.15 K
Заместване във формулата:
.png)
Резултатът, получен чрез изчисление, е около 44,6 г/м³.
При 37°C съдържанието на водна пара (абсолютна влажност) при насищане е около 44,6 g/m³. Това означава, че всеки кубичен метър въздух може да побере 44,6 грама водна пара.
180-литров CO2 инкубатор ще побере само около 8 грама водна пара.Когато овлажнителният съд, както и съдовете за култивиране, са напълнени с течности, относителната влажност може лесно да достигне високи стойности, дори близки до стойностите на влажност на насищане.
Когато относителната влажност достигне 100%,водната пара започва да кондензира. В този момент количеството водна пара във въздуха достига максималната стойност, която може да задържи при текущата температура, т.е. насищане. По-нататъшното увеличаване на водната пара или понижаване на температурата води до кондензация на водната пара в течно състояние.
Кондензация може да се появи и когато относителната влажност надвиши 95%,но това зависи от други фактори, като например температура, количеството водни пари във въздуха и температурата на повърхността. Тези влияещи фактори са следните:
1. Понижаване на температурата:Когато количеството водна пара във въздуха е близо до насищане, всяко малко понижение на температурата или увеличаване на количеството водна пара може да доведе до образуване на конденз. Например, температурните колебания в инкубатора могат да доведат до образуване на конденз, така че по-стабилната температура в инкубатора ще има инхибиращ ефект върху образуването на конденз.
2. локална повърхностна температура под температурата на точката на оросяване:Ако локалната температура на повърхността е по-ниска от температурата на точката на оросяване, водните пари ще кондензират във водни капчици върху тези повърхности, така че равномерността на температурата в инкубатора ще има по-добри показатели за инхибиране на кондензацията.
3. Повишена водна пара:например, овлажнител и контейнери за култивиране с голямо количество течност, а инкубаторът е по-добре запечатан, когато количеството водна пара във въздуха вътре в инкубатора се увеличи над максималния му капацитет при текущата температура, дори ако температурата остане непроменена, ще се образува конденз.
Следователно, CO2 инкубатор с добър температурен контрол очевидно има инхибиращ ефект върху образуването на конденз, но когато относителната влажност надвиши 95% или дори достигне насищане, възможността за кондензация ще се увеличи значително.Следователно, когато култивираме клетки, освен избора на добър CO2 инкубатор, трябва да се опитаме да избегнем риска от кондензация, причинена от стремежа към висока влажност.
Време на публикуване: 23 юли 2024 г.