Pourquoi mon incubateur à CO2 présente-t-il de la condensation ?
Lorsque nous utilisonsincubateur à CO2Pour cultiver des cellules, en raison de la différence de quantité de liquide ajoutée et du cycle de culture, nous avons des exigences différentes en matière d'humidité relative dans l'incubateur.
Pour les expériences utilisant des plaques de culture cellulaire à 96 puits avec un cycle de culture long, en raison de la petite quantité de liquide ajoutée à un seul puits, il existe un risque que la solution de culture se dessèche si elle s'évapore pendant une longue période à 37 ℃.
Une humidité relative plus élevée dans l'incubateur, par exemple supérieure à 90 %, peut réduire efficacement l'évaporation du liquide ; cependant, un nouveau problème est apparu : de nombreux chercheurs en culture cellulaire ont constaté que l'incubateur produit facilement de la condensation dans des conditions d'humidité élevée. Si cette production de condensation n'est pas contrôlée, elle s'accumulera de plus en plus, ce qui entraînera un certain risque d'infection bactérienne pour la culture cellulaire.
La condensation qui se forme dans l'incubateur est-elle donc due à une humidité relative trop élevée ?
Avant tout, nous devons comprendre le concept d'humidité relative.humidité relative (humidité relative, HR)représente la teneur réelle en vapeur d'eau dans l'air et le pourcentage de vapeur d'eau à saturation à la même température. Exprimé par la formule :
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Le pourcentage d'humidité relative représente le rapport entre la teneur en vapeur d'eau dans l'air et la teneur maximale possible.
Spécifiquement:
* 0 % HR :Il n'y a pas de vapeur d'eau dans l'air.
* 100 % HR :L'air est saturé de vapeur d'eau et ne peut plus en contenir, ce qui provoque de la condensation.
* 50 % HR :Cela indique que la quantité actuelle de vapeur d'eau dans l'air est la moitié de la quantité de vapeur d'eau saturée à cette température. Si la température est de 37 °C, la pression de vapeur d'eau saturée est d'environ 6,27 kPa. Par conséquent, la pression de vapeur d'eau à 50 % d'humidité relative est d'environ 3,135 kPa.
Pression de vapeur d'eau saturéeIl s'agit de la pression générée par la vapeur en phase gazeuse lorsque l'eau liquide et sa vapeur sont en équilibre dynamique à une certaine température.
Plus précisément, lorsque la vapeur d'eau et l'eau liquide coexistent dans un système fermé (par exemple, un incubateur Radobio CO2 bien fermé), les molécules d'eau continueront à passer de l'état liquide à l'état gazeux (évaporation) au fil du temps, tandis que les molécules d'eau gazeuses continueront également à passer à l'état liquide (condensation).
À un certain point, les vitesses d'évaporation et de condensation sont égales, et la pression de vapeur à ce point est la pression de vapeur saturante. Elle est caractérisée par
1. Équilibre dynamique :Lorsque l'eau et la vapeur d'eau coexistent dans un système fermé, l'évaporation et la condensation atteignent un équilibre, la pression de la vapeur d'eau dans le système ne change plus ; à ce moment-là, la pression est la pression de vapeur d'eau saturée.
2. Dépendance à la température :La pression de vapeur saturante de l'eau varie avec la température. Lorsque la température augmente, l'énergie cinétique des molécules d'eau augmente, ce qui permet à davantage de molécules d'eau de passer à l'état gazeux et, par conséquent, la pression de vapeur saturante augmente. Inversement, lorsque la température diminue, la pression de vapeur saturante diminue.
3. Caractéristiques :La pression de l'eau saturée est un paramètre purement caractéristique du matériau, qui ne dépend pas de la quantité de liquide, mais uniquement de la température.
L'équation d'Antoine est une formule couramment utilisée pour calculer la pression de vapeur d'eau saturée :
Pour l'eau, la constante d'Antoine prend différentes valeurs selon les plages de température. Voici un ensemble courant de constantes :
* A=8,07131
* B=1730,63
* C=233,426
Cet ensemble de constantes s'applique à la plage de températures allant de 1°C à 100°C.
Nous pouvons utiliser ces constantes pour calculer que la pression de l'eau saturée à 37°C est de 6,27 kPa.
Alors, quelle quantité d'eau y a-t-il dans l'air à 37 degrés Celsius (°C) dans un état de pression de vapeur d'eau saturée ?
Pour calculer la teneur massique en vapeur d'eau saturée (humidité absolue), on peut utiliser la formule de l'équation de Clausius-Clapeyron :
Pression de vapeur d'eau saturée : À 37 °C, la pression de vapeur d'eau saturée est de 6,27 kPa.
Conversion de la température en kelvins : T = 37 + 273,15 = 310,15 K
Substitution dans la formule :
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le résultat obtenu par calcul est d'environ 44,6 g/m³.
À 37 °C, la teneur en vapeur d'eau (humidité absolue) à saturation est d'environ 44,6 g/m³. Cela signifie que chaque mètre cube d'air peut contenir 44,6 grammes de vapeur d'eau.
Un incubateur à CO2 de 180 L ne peut contenir qu'environ 8 grammes de vapeur d'eau.Lorsque le bac d'humidification et les récipients de culture sont remplis de liquide, l'humidité relative peut facilement atteindre des valeurs élevées, voire proches de la saturation.
Lorsque l'humidité relative atteint 100 %,La vapeur d'eau commence à se condenser. À ce stade, la quantité de vapeur d'eau dans l'air atteint sa valeur maximale à la température ambiante, c'est-à-dire la saturation. Toute augmentation supplémentaire de la quantité de vapeur d'eau ou toute diminution de la température provoque la condensation de la vapeur d'eau en eau liquide.
La condensation peut également se produire lorsque l'humidité relative dépasse 95 %.Mais cela dépend d'autres facteurs tels que la température, la quantité de vapeur d'eau dans l'air et la température de surface. Ces facteurs influents sont les suivants :
1. Diminution de la température :Lorsque la quantité de vapeur d'eau dans l'air est proche de la saturation, toute légère baisse de température ou augmentation de la quantité de vapeur d'eau peut provoquer de la condensation. Par exemple, les fluctuations de température dans l'incubateur peuvent entraîner la formation de condensation ; une température plus stable dans l'incubateur aura donc un effet inhibiteur sur la formation de condensation.
2. Température de surface locale inférieure à la température du point de rosée :Lorsque la température de surface locale est inférieure à la température du point de rosée, la vapeur d'eau se condense en gouttelettes d'eau sur ces surfaces, ce qui permet à l'incubateur d'avoir une meilleure performance en matière d'inhibition de la condensation grâce à une meilleure uniformité de température.
3. Augmentation de la vapeur d'eau :Par exemple, dans les bacs d'humidification et les récipients de culture contenant une grande quantité de liquide, et si l'incubateur est mieux étanche, lorsque la quantité de vapeur d'eau dans l'air à l'intérieur de l'incubateur dépasse sa capacité maximale à la température actuelle, même si la température reste inchangée, de la condensation se formera.
Par conséquent, un incubateur à CO2 doté d'un bon contrôle de la température a évidemment un effet inhibiteur sur la formation de condensat, mais lorsque l'humidité relative dépasse 95 % ou atteint même la saturation, la possibilité de condensation augmente considérablement.Par conséquent, lors de la culture de cellules, outre le choix d'un bon incubateur à CO2, il convient d'éviter le risque de condensation engendré par la recherche d'une humidité élevée.
Date de publication : 23 juillet 2024