Ένας θερμοκοιτίδα CO2 παράγει συμπύκνωση, μήπως η σχετική υγρασία είναι πολύ υψηλή;
Όταν χρησιμοποιούμε επωαστήρα CO2 για την καλλιέργεια κυττάρων, λόγω της διαφοράς στην ποσότητα του προστιθέμενου υγρού και στον κύκλο καλλιέργειας, έχουμε διαφορετικές απαιτήσεις για τη σχετική υγρασία στον επωαστήρα.
Για πειράματα που χρησιμοποιούν πλάκες κυτταροκαλλιέργειας 96 φρεατίων με μακρύ κύκλο καλλιέργειας, λόγω της μικρής ποσότητας υγρού που προστίθεται σε ένα μόνο φρεάτιο, υπάρχει κίνδυνος το διάλυμα καλλιέργειας να στεγνώσει εάν εξατμιστεί για μεγάλο χρονικό διάστημα στους 37 ℃.
Η υψηλότερη σχετική υγρασία στον επωαστήρα, για παράδειγμα, που φτάνει σε ποσοστό άνω του 90%, μπορεί να μειώσει αποτελεσματικά την εξάτμιση του υγρού. Ωστόσο, έχει προκύψει ένα νέο πρόβλημα. Πολλοί πειραματιστές κυτταροκαλλιέργειας έχουν διαπιστώσει ότι ο επωαστήρας είναι εύκολο να παράγει συμπύκνωμα σε συνθήκες υψηλής υγρασίας. Η παραγωγή συμπυκνωμάτων, εάν δεν ελεγχθεί, θα συσσωρεύεται όλο και περισσότερο, με αποτέλεσμα η κυτταροκαλλιέργεια να έχει φέρει έναν ορισμένο κίνδυνο βακτηριακής μόλυνσης.
Επομένως, η δημιουργία συμπύκνωσης στον επωαστήρα οφείλεται στην πολύ υψηλή σχετική υγρασία;
Πρώτα απ 'όλα, πρέπει να κατανοήσουμε την έννοια της σχετικής υγρασίας,σχετική υγρασία (Σχετική Υγρασία, RH)είναι η πραγματική περιεκτικότητα σε υδρατμούς στον αέρα και το ποσοστό περιεκτικότητας σε υδρατμούς σε κατάσταση κορεσμού στην ίδια θερμοκρασία. Εκφράζεται στον τύπο:
.png)
Το ποσοστό σχετικής υγρασίας αντιπροσωπεύει την αναλογία της περιεκτικότητας σε υδρατμούς στον αέρα προς τη μέγιστη δυνατή περιεκτικότητα.
Ειδικά:
* 0% σχετική υγρασία:Δεν υπάρχουν υδρατμοί στον αέρα.
* 100% σχετική υγρασία:Ο αέρας είναι κορεσμένος με υδρατμούς και δεν μπορεί να συγκρατήσει περισσότερους υδρατμούς και θα συμβεί συμπύκνωση.
* 50% σχετική υγρασία:Υποδεικνύει ότι η τρέχουσα ποσότητα υδρατμών στον αέρα είναι η μισή από την ποσότητα των κορεσμένων υδρατμών σε αυτήν τη θερμοκρασία. Εάν η θερμοκρασία είναι 37°C, τότε η πίεση των κορεσμένων υδρατμών είναι περίπου 6,27 kPa. Επομένως, η πίεση των υδρατμών σε 50% σχετική υγρασία είναι περίπου 3,135 kPa.
Πίεση κορεσμένων υδρατμώνείναι η πίεση που παράγεται από τους ατμούς στην αέρια φάση όταν το υγρό νερό και οι ατμοί του βρίσκονται σε δυναμική ισορροπία σε μια ορισμένη θερμοκρασία.
Συγκεκριμένα, όταν υδρατμοί και υγρό νερό συνυπάρχουν σε ένα κλειστό σύστημα (π.χ., ένα καλά κλειστό θερμοκοιτίδα CO2 Radobio), τα μόρια του νερού θα συνεχίσουν να αλλάζουν από την υγρή κατάσταση στην αέρια κατάσταση (εξάτμιση) με την πάροδο του χρόνου, ενώ επίσης τα αέρια μόρια του νερού θα συνεχίσουν να αλλάζουν στην υγρή κατάσταση (συμπύκνωση).
Σε ένα ορισμένο σημείο, οι ρυθμοί εξάτμισης και συμπύκνωσης είναι ίσοι και η τάση ατμών σε αυτό το σημείο είναι η τάση κορεσμένων υδρατμών. Χαρακτηρίζεται από
1. δυναμική ισορροπία:Όταν το νερό και οι υδρατμοί συνυπάρχουν σε ένα κλειστό σύστημα, η εξάτμιση και η συμπύκνωση φτάσουν σε ισορροπία, η πίεση των υδρατμών στο σύστημα δεν αλλάζει πλέον, αυτή τη στιγμή η πίεση είναι κορεσμένη πίεση υδρατμών.
2. εξάρτηση από τη θερμοκρασία:Η πίεση των κορεσμένων υδρατμών αλλάζει με τη θερμοκρασία. Όταν η θερμοκρασία αυξάνεται, αυξάνεται και η κινητική ενέργεια των μορίων του νερού, περισσότερα μόρια νερού μπορούν να διαφύγουν στην αέρια φάση, επομένως η πίεση των κορεσμένων υδρατμών αυξάνεται. Αντίθετα, όταν μειώνεται η θερμοκρασία, μειώνεται και η πίεση των κορεσμένων υδρατμών.
3. Χαρακτηριστικά:Η πίεση του κορεσμένου νερού είναι μια καθαρά υλική χαρακτηριστική παράμετρος, δεν εξαρτάται από την ποσότητα του υγρού, μόνο από τη θερμοκρασία.
Ένας κοινός τύπος που χρησιμοποιείται για τον υπολογισμό της πίεσης των κορεσμένων υδρατμών είναι η εξίσωση Antoine:
Για το νερό, η σταθερά του Αντουάν έχει διαφορετικές τιμές για διαφορετικά εύρη θερμοκρασίας. Ένα κοινό σύνολο σταθερών είναι:
* Α=8,07131
* Β=1730,63
* C=233,426
Αυτό το σύνολο σταθερών ισχύει για το εύρος θερμοκρασίας από 1°C έως 100°C.
Μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε αυτές τις σταθερές για να υπολογίσουμε ότι η πίεση του κορεσμένου νερού στους 37°C είναι 6,27 kPa.
Λοιπόν, πόσο νερό υπάρχει στον αέρα στους 37 βαθμούς Κελσίου (°C) σε κατάσταση κορεσμένης πίεσης υδρατμών;
Για να υπολογίσουμε την περιεκτικότητα σε μάζα κορεσμένων υδρατμών (απόλυτη υγρασία), μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε τον τύπο της εξίσωσης Clausius-Clapeyron:
Πίεση κορεσμένων υδρατμών: Στους 37°C, η πίεση κορεσμένων υδρατμών είναι 6,27 kPa.
Μετατροπή της θερμοκρασίας σε Kelvin: T=37+273,15=310,15 K
Αντικατάσταση στον τύπο:
.png)
Το αποτέλεσμα που προκύπτει από τον υπολογισμό είναι περίπου 44,6 g/m³.
Στους 37°C, η περιεκτικότητα σε υδρατμούς (απόλυτη υγρασία) σε κορεσμό είναι περίπου 44,6 g/m³. Αυτό σημαίνει ότι κάθε κυβικό μέτρο αέρα μπορεί να συγκρατήσει 44,6 γραμμάρια υδρατμών.
Ένας επωαστήρας CO2 180L θα συγκρατήσει μόνο περίπου 8 γραμμάρια υδρατμών.Όταν το δοχείο ύγρανσης καθώς και τα δοχεία καλλιέργειας είναι γεμάτα με υγρά, η σχετική υγρασία μπορεί εύκολα να φτάσει σε υψηλές τιμές, ακόμη και κοντά στις τιμές υγρασίας κορεσμού.
Όταν η σχετική υγρασία φτάσει το 100%,Οι υδρατμοί αρχίζουν να συμπυκνώνονται. Σε αυτό το σημείο, η ποσότητα των υδρατμών στον αέρα φτάνει στη μέγιστη τιμή που μπορεί να συγκρατήσει στην τρέχουσα θερμοκρασία, δηλαδή στον κορεσμό. Περαιτέρω αυξήσεις στους υδρατμούς ή μειώσεις στη θερμοκρασία προκαλούν συμπύκνωση των υδρατμών σε υγρό νερό.
Συμπύκνωση μπορεί επίσης να εμφανιστεί όταν η σχετική υγρασία υπερβαίνει το 95%.αλλά αυτό εξαρτάται από άλλους παράγοντες όπως η θερμοκρασία, η ποσότητα υδρατμών στον αέρα και η θερμοκρασία της επιφάνειας. Αυτοί οι παράγοντες που επηρεάζουν είναι οι εξής:
1. Μείωση της θερμοκρασίας:Όταν η ποσότητα των υδρατμών στον αέρα πλησιάζει τον κορεσμό, οποιαδήποτε μικρή μείωση της θερμοκρασίας ή αύξηση της ποσότητας των υδρατμών μπορεί να προκαλέσει συμπύκνωση. Για παράδειγμα, οι διακυμάνσεις της θερμοκρασίας στον επωαστήρα μπορεί να οδηγήσουν στη δημιουργία συμπυκνώματος, επομένως η σταθερή θερμοκρασία του επωαστήρα θα έχει ανασταλτική επίδραση στη δημιουργία συμπυκνώματος.
2. τοπική θερμοκρασία επιφάνειας κάτω από τη θερμοκρασία σημείου δρόσου:Εάν η τοπική θερμοκρασία επιφάνειας είναι χαμηλότερη από τη θερμοκρασία σημείου δρόσου, οι υδρατμοί θα συμπυκνωθούν σε σταγονίδια νερού σε αυτές τις επιφάνειες, επομένως η ομοιομορφία θερμοκρασίας του επωαστήρα θα έχει καλύτερη απόδοση στην αναστολή της συμπύκνωσης.
3. Αυξημένοι υδρατμοί:Για παράδειγμα, τα δοχεία ύγρανσης και καλλιέργειας περιέχουν μεγάλη ποσότητα υγρού και ο επωαστήρας σφραγίζεται καλύτερα. Όταν η ποσότητα υδρατμών στον αέρα μέσα στον επωαστήρα αυξηθεί πέρα από τη μέγιστη χωρητικότητά του στην τρέχουσα θερμοκρασία, ακόμη και αν η θερμοκρασία παραμείνει αμετάβλητη, θα δημιουργηθεί συμπύκνωση.
Επομένως, ένας θερμοκοιτίδα CO2 με καλό έλεγχο θερμοκρασίας προφανώς έχει ανασταλτική επίδραση στην παραγωγή συμπυκνώματος, αλλά όταν η σχετική υγρασία υπερβαίνει το 95% ή ακόμη και φτάσει στον κορεσμό, η πιθανότητα συμπύκνωσης θα αυξηθεί σημαντικά.Συνεπώς, όταν καλλιεργούμε κύτταρα, εκτός από την επιλογή ενός καλού επωαστήρα CO2, θα πρέπει να προσπαθούμε να αποφύγουμε τον κίνδυνο συμπύκνωσης που προκαλείται από την επιδίωξη υψηλής υγρασίας.
Ώρα δημοσίευσης: 23 Ιουλίου 2024