¿Por qué se produce condensación en mi incubadora de CO2?
Cuando usamosincubadora de CO2Para cultivar células, debido a la diferencia en la cantidad de líquido añadido y al 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 prolongado, debido a la pequeña cantidad de líquido que se añade a cada pocillo, existe el riesgo de que la solución de cultivo se seque si se evapora durante un período prolongado a 37 ℃.
Una mayor humedad relativa en la incubadora, por ejemplo, superior al 90%, puede reducir eficazmente la evaporación del líquido; sin embargo, ha surgido un nuevo problema: muchos experimentadores de cultivos celulares han descubierto que la incubadora tiende a producir condensación en condiciones de alta humedad. Si la producción de condensación no se controla, se acumulará cada vez más, lo que supone un cierto riesgo de infección bacteriana para el cultivo celular.
Entonces, ¿la generación de condensación en la incubadora se debe a que la humedad relativa es demasiado alta?
En primer lugar, necesitamos comprender el concepto de humedad relativa,humedad relativa (Humedad relativa, HR)es el contenido real de vapor de agua en el aire y el porcentaje de contenido de vapor de agua en saturación 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 contener más, por lo que 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 con una humedad relativa del 50 % es de aproximadamente 3,135 kPa.
Presión de vapor de agua saturadoes la presión generada por el vapor en la fase gaseosa cuando el agua líquida y su vapor están en equilibrio dinámico a una determinada temperatura.
En concreto, 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 seguirán pasando del estado líquido al estado gaseoso (evaporación) con el tiempo, mientras que las moléculas de agua gaseosa también seguirán pasando al estado líquido (condensación).
En cierto punto, 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 alcanzan el equilibrio, y la presión del vapor de agua en el sistema deja de cambiar; en ese momento, la presión es la presión de vapor de agua saturado.
2. Dependencia de la temperatura:La presión de vapor de agua saturado varía con la temperatura. Al aumentar la temperatura, la energía cinética de las moléculas de agua se incrementa, permitiendo que más moléculas de agua escapen a la fase gaseosa y, por lo tanto, la presión de vapor de agua saturado aumenta. Por el contrario, al disminuir la temperatura, la presión de vapor de agua saturado disminuye.
3. Características:La presión del agua saturada es un parámetro característico puramente del material, que no depende de la cantidad de líquido, sino únicamente de la temperatura.
Una fórmula común utilizada para calcular la presión de vapor de agua saturado es la ecuación de Antoine:
Para el agua, la constante de Antoine tiene diferentes valores para diferentes rangos de temperatura. Un conjunto común de constantes es:
* 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 de 6,27 kPa.
Entonces, ¿cuánta agua hay en el aire a 37 grados Celsius (°C) en estado de presión de vapor de agua saturado?
Para calcular el contenido de masa de vapor de agua saturado (humedad absoluta), podemos utilizar la fórmula de la ecuación de Clausius-Clapeyron:
Presión de vapor de agua saturado: A 37 °C, la presión de vapor de agua saturado es de 6,27 kPa.
Conversión de la temperatura a Kelvin: T = 37 + 273,15 = 310,15 K
Sustitución en la fórmula:
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El resultado obtenido mediante cálculo es de aproximadamente 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 180 litros solo puede contener unos 8 gramos de vapor de agua.Cuando tanto la bandeja de humidificación como los recipientes 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 alcanza 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. Un aumento adicional del vapor de agua o una disminución de la temperatura provocan que el vapor de agua se condense en agua líquida.
La condensación también puede producirse 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 de la superficie. Estos factores influyentes son los siguientes:
1. Disminución de la temperatura:Cuando la cantidad de vapor de agua en el aire se aproxima a la saturación, cualquier pequeña disminución de la temperatura o aumento de la cantidad de vapor de agua puede provocar condensación. Por ejemplo, las fluctuaciones de temperatura en la incubadora pueden generar condensado, por lo que una temperatura más estable en la incubadora tendrá un efecto inhibidor sobre la generación de condensado.
2. Temperatura superficial local por debajo de la temperatura del punto de rocío:Si la temperatura superficial local es inferior a la temperatura del punto de rocío, el vapor de agua se condensará en gotas de agua sobre estas superficies, por lo que la uniformidad de la temperatura de la incubadora tendrá un mejor rendimiento en la inhibición de la condensación.
3. Aumento del vapor de agua:Por ejemplo, en bandejas de humidificación y recipientes de cultivo con gran cantidad de líquido, y si 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 buen control de temperatura obviamente tiene un efecto inhibidor sobre 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 provocado por la búsqueda de una alta humedad.
Fecha de publicación: 23 de julio de 2024