Una incubadora de CO2 produce condensación, ¿es demasiado alta la humedad relativa?
Cuando utilizamos una incubadora de CO2 para cultivar células, debido a la diferencia en la cantidad de líquido agregado y el ciclo de cultivo, tenemos diferentes requisitos para la humedad relativa en la incubadora.
En experimentos que utilizan placas de cultivo celular de 96 pocillos con un ciclo de cultivo largo, debido a la pequeña cantidad de líquido agregado a un solo pocillo, existe el riesgo de que la solución de cultivo se seque si se evapora durante un período prolongado de tiempo a 37 ℃.
Una humedad relativa más alta en la incubadora, por ejemplo, para llegar a más del 90%, puede reducir efectivamente la evaporación del líquido, sin embargo, ha surgido un nuevo problema, muchos experimentales de cultivo celular han descubierto que la incubadora es fácil de producir condensado en condiciones de alta humedad, la producción de condensado si no se controla, se acumulará más y más, lo que ha traído al cultivo celular un cierto riesgo de infección bacteriana.
Entonces, ¿la generación de condensación en la incubadora se debe a que la humedad relativa es demasiado alta?
En primer lugar, necesitamos entender el concepto de humedad relativa,humedad relativa (HR)Es el contenido real de vapor de agua en el aire y el porcentaje de vapor de agua saturado a la misma temperatura. Expresado en la fórmula:
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El porcentaje de humedad relativa representa la relación entre el contenido de vapor de agua en el aire y el contenido máximo posible.
Específicamente:
* 0% HR:No hay vapor de agua en el aire.
* 100% HR:El aire está saturado de vapor de agua y no puede retener más vapor de agua y se producirá condensación.
* 50% HR:Indica que la cantidad actual de vapor de agua en el aire es la mitad de la cantidad de vapor de agua saturado a esa temperatura. Si la temperatura es de 37 °C, la presión de vapor de agua saturado es de aproximadamente 6,27 kPa. Por lo tanto, la presión de vapor de agua a una humedad relativa del 50 % es de aproximadamente 3,135 kPa.
Presión de vapor de agua saturadaes la presión generada por el vapor en la fase gaseosa cuando el agua líquida y su vapor están en equilibrio dinámico a una temperatura determinada.
Específicamente, cuando el vapor de agua y el agua líquida coexisten en un sistema cerrado (por ejemplo, una incubadora de CO2 Radobio bien cerrada), las moléculas de agua continuarán cambiando del estado líquido al estado gaseoso (evaporación) con el tiempo, mientras que las moléculas de agua gaseosa también continuarán cambiando al estado líquido (condensación).
En un punto determinado, las tasas de evaporación y condensación son iguales, y la presión de vapor en ese punto es la presión de vapor de agua saturada. Se caracteriza por
1. equilibrio dinámico:Cuando el agua y el vapor de agua coexisten en un sistema cerrado, la evaporación y la condensación hasta alcanzar el equilibrio, la presión del vapor de agua en el sistema ya no cambia, en este momento la presión es presión de vapor de agua saturada.
2. Dependencia de la temperatura:La presión de vapor de agua saturada varía con la temperatura. Cuando la temperatura aumenta, la energía cinética de las moléculas de agua aumenta, lo que permite que más moléculas de agua escapen a la fase gaseosa, por lo que la presión de vapor de agua saturada aumenta. Por el contrario, cuando la temperatura disminuye, la presión de vapor de agua saturada disminuye.
3. Características:La presión del agua saturada es un parámetro característico puramente material, no depende de la cantidad de líquido, solo de la temperatura.
Una fórmula común utilizada para calcular la presión de vapor de agua saturada es la ecuación de Antoine:
En el caso del agua, la constante de Antoine presenta valores diferentes según el rango de temperatura. Un conjunto común de constantes es el siguiente:
* A=8.07131
* B=1730.63
* C=233.426
Este conjunto de constantes se aplica al rango de temperatura de 1°C a 100°C.
Podemos utilizar estas constantes para calcular que la presión del agua saturada a 37°C es 6,27 kPa.
Entonces, ¿cuánta agua hay en el aire a 37 grados Celsius (°C) en un estado de presión de vapor de agua saturada?
Para calcular el contenido másico de vapor de agua saturado (humedad absoluta), podemos utilizar la fórmula de la ecuación de Clausius-Clapeyron:
Presión de vapor de agua saturada: A 37°C, la presión de vapor de agua saturada es 6,27 kPa.
Convirtiendo la temperatura a Kelvin: T=37+273,15=310,15 K
Sustitución en la fórmula:
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El resultado obtenido por cálculo es de unos 44,6 g/m³.
A 37 °C, el contenido de vapor de agua (humedad absoluta) en saturación es de aproximadamente 44,6 g/m³. Esto significa que cada metro cúbico de aire puede contener 44,6 gramos de vapor de agua.
Una incubadora de CO2 de 180L solo contendrá alrededor de 8 gramos de vapor de agua.Cuando los recipientes de humidificación y de cultivo se llenan con líquidos, la humedad relativa puede alcanzar fácilmente valores elevados, incluso cercanos a los valores de humedad de saturación.
Cuando la humedad relativa alcance el 100%,El vapor de agua comienza a condensarse. En este punto, la cantidad de vapor de agua en el aire alcanza el valor máximo que puede contener a la temperatura actual, es decir, la saturación. Aumentos adicionales en el vapor de agua o disminuciones de temperatura hacen que este se condense en agua líquida.
También puede producirse condensación cuando la humedad relativa supera el 95%.Pero esto depende de otros factores como la temperatura, la cantidad de vapor de agua en el aire y la temperatura superficial. Estos factores influyentes son los siguientes:
1. Disminución de la temperatura:Cuando la cantidad de vapor de agua en el aire está cerca de la saturación, cualquier pequeña disminución o aumento de la temperatura puede provocar condensación. Por ejemplo, las fluctuaciones de temperatura en la incubadora pueden provocar la generación de condensado, por lo que una temperatura más estable en la incubadora inhibirá la generación de condensado.
2. Temperatura superficial local por debajo de la temperatura del punto de rocío:La temperatura de la superficie local es menor que la temperatura del punto de rocío, el vapor de agua se condensará en gotas de agua en estas superficies, por lo que la uniformidad de temperatura de la incubadora tendrá un mejor desempeño en la inhibición de la condensación.
3. Aumento del vapor de agua:por ejemplo, la bandeja de humidificación y los recipientes de cultivo con una gran cantidad de líquido, y la incubadora está mejor sellada, cuando la cantidad de vapor de agua en el aire dentro de la incubadora aumenta más allá de su capacidad máxima a la temperatura actual, incluso si la temperatura permanece sin cambios, se generará condensación.
Por lo tanto, una incubadora de CO2 con un buen control de temperatura obviamente tiene un efecto inhibidor en la generación de condensado, pero cuando la humedad relativa supera el 95% o incluso alcanza la saturación, la posibilidad de condensación aumentará significativamente.Por lo tanto, cuando cultivamos células, además de elegir una buena incubadora de CO2, debemos tratar de evitar el riesgo de condensación que produce la búsqueda de una humedad elevada.
Hora de publicación: 23 de julio de 2024