मेरे CO2 इनक्यूबेटर में संघनन क्यों हो रहा है?
जब हम उपयोग करते हैंCO2 इनक्यूबेटरकोशिकाओं की संवर्धन के लिए, डाले गए तरल की मात्रा और संवर्धन चक्र में अंतर के कारण, इनक्यूबेटर में सापेक्ष आर्द्रता के लिए हमारी अलग-अलग आवश्यकताएं होती हैं।
लंबे संवर्धन चक्र वाली 96-वेल सेल कल्चर प्लेटों का उपयोग करने वाले प्रयोगों के लिए, एक ही वेल में डाली गई तरल की कम मात्रा के कारण, यह जोखिम होता है कि यदि संवर्धन घोल 37 ℃ पर लंबे समय तक वाष्पित होता रहता है तो वह सूख जाएगा।
उदाहरण के लिए, इनक्यूबेटर में सापेक्ष आर्द्रता को 90% से अधिक तक बढ़ाने से तरल के वाष्पीकरण को प्रभावी ढंग से कम किया जा सकता है, हालांकि, एक नई समस्या उत्पन्न हो गई है। कई सेल कल्चर प्रयोगकर्ताओं ने पाया है कि उच्च आर्द्रता की स्थिति में इनक्यूबेटर में आसानी से संघनन (कंडेंसेट) उत्पन्न होता है। यदि संघनन को नियंत्रित नहीं किया जाता है, तो यह अधिकाधिक जमा होता जाता है, जिससे सेल कल्चर में जीवाणु संक्रमण का खतरा बढ़ जाता है।
तो क्या इनक्यूबेटर में संघनन का कारण सापेक्ष आर्द्रता का अधिक होना है?
सबसे पहले, हमें सापेक्ष आर्द्रता की अवधारणा को समझना होगा।सापेक्ष आर्द्रता (Relative Humidity, RH)यह हवा में जल वाष्प की वास्तविक मात्रा और उसी तापमान पर संतृप्ति पर जल वाष्प की मात्रा का प्रतिशत है। इसे सूत्र में व्यक्त किया जाता है:
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सापेक्ष आर्द्रता का प्रतिशत हवा में जल वाष्प की मात्रा और अधिकतम संभव मात्रा के अनुपात को दर्शाता है।
विशेष रूप से:
* 0% आर्द्रता:हवा में जल वाष्प नहीं है।
* 100% आर्द्रता:हवा जलवाष्प से संतृप्त है और अधिक जलवाष्प को धारण नहीं कर सकती, जिसके परिणामस्वरूप संघनन होगा।
* 50% आर्द्रता:इससे पता चलता है कि हवा में मौजूद जल वाष्प की मात्रा उस तापमान पर संतृप्त जल वाष्प की मात्रा की आधी है। यदि तापमान 37°C है, तो संतृप्त जल वाष्प दाब लगभग 6.27 किलोपैग्रा है। इसलिए, 50% सापेक्ष आर्द्रता पर जल वाष्प दाब लगभग 3.135 किलोपैग्रा है।
संतृप्त जल वाष्प दाबयह वह दबाव है जो गैस अवस्था में वाष्प द्वारा उत्पन्न होता है जब तरल जल और उसकी वाष्प एक निश्चित तापमान पर गतिशील संतुलन में होते हैं।
विशेष रूप से, जब जल वाष्प और तरल जल एक बंद प्रणाली (जैसे, एक अच्छी तरह से बंद राडोबायो CO2 इनक्यूबेटर) में सह-अस्तित्व में होते हैं, तो जल के अणु समय के साथ तरल अवस्था से गैसीय अवस्था (वाष्पीकरण) में परिवर्तित होते रहेंगे, जबकि गैसीय जल के अणु भी तरल अवस्था (संघनन) में परिवर्तित होते रहेंगे।
एक निश्चित बिंदु पर, वाष्पीकरण और संघनन की दरें बराबर होती हैं, और उस बिंदु पर वाष्प दाब संतृप्त जल वाष्प दाब होता है। इसकी विशेषता यह है कि
1. गतिशील संतुलन:जब किसी बंद प्रणाली में जल और जल वाष्प एक साथ मौजूद होते हैं, तो वाष्पीकरण और संघनन के माध्यम से संतुलन स्थापित हो जाता है, उस समय प्रणाली में जल वाष्प का दबाव अब और नहीं बदलता है, इस समय दबाव संतृप्त जल वाष्प दबाव होता है।
2. तापमान पर निर्भरता:संतृप्त जल वाष्प दाब तापमान के साथ बदलता है। तापमान बढ़ने पर जल अणुओं की गतिज ऊर्जा बढ़ जाती है, जिससे अधिक जल अणु गैसीय अवस्था में परिवर्तित हो जाते हैं और संतृप्त जल वाष्प दाब बढ़ जाता है। इसके विपरीत, तापमान घटने पर संतृप्त जल वाष्प दाब घट जाता है।
3. विशेषताएं:संतृप्त जल दाब एक विशुद्ध रूप से भौतिक विशेषता पैरामीटर है, यह तरल की मात्रा पर निर्भर नहीं करता, केवल तापमान पर निर्भर करता है।
संतृप्त जल वाष्प दाब की गणना के लिए प्रयुक्त एक सामान्य सूत्र एंटोइन समीकरण है:
जल के लिए, एंटोइन स्थिरांक का मान तापमान की विभिन्न श्रेणियों के लिए भिन्न होता है। स्थिरांकों का एक सामान्य समूह इस प्रकार है:
* ए = 8.07131
* बी = 1730.63
* सी = 233.426
स्थिरांकों का यह समूह 1°C से 100°C तक के तापमान सीमा पर लागू होता है।
इन स्थिरांकों का उपयोग करके हम गणना कर सकते हैं कि 37°C पर संतृप्त जल दाब 6.27 किलोपैमा है।
तो, संतृप्त जल वाष्प दाब की स्थिति में 37 डिग्री सेल्सियस (°C) तापमान पर हवा में कितना पानी मौजूद होता है?
संतृप्त जल वाष्प (निरपेक्ष आर्द्रता) की द्रव्यमान मात्रा की गणना करने के लिए, हम क्लॉसियस-क्लैपेयरॉन समीकरण सूत्र का उपयोग कर सकते हैं:
संतृप्त जल वाष्प दाब: 37°C पर, संतृप्त जल वाष्प दाब 6.27 किलोपैमा है।
तापमान को केल्विन में परिवर्तित करने पर: T = 37 + 273.15 = 310.15 K
सूत्र में प्रतिस्थापन:
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गणना द्वारा प्राप्त परिणाम लगभग 44.6 ग्राम/मी³ है।
37°C पर, संतृप्ति पर जल वाष्प की मात्रा (निरपेक्ष आर्द्रता) लगभग 44.6 ग्राम/मीटर³ होती है। इसका अर्थ है कि हवा के प्रत्येक घन मीटर में 44.6 ग्राम जल वाष्प समाहित हो सकता है।
180 लीटर के CO2 इनक्यूबेटर में केवल लगभग 8 ग्राम जल वाष्प ही समाहित हो सकती है।जब ह्यूमिडिफिकेशन पैन और कल्चर वेसल्स दोनों तरल पदार्थों से भरे होते हैं, तो सापेक्ष आर्द्रता आसानी से उच्च स्तर तक पहुंच सकती है, यहां तक कि संतृप्ति आर्द्रता के स्तर के करीब भी।
जब सापेक्ष आर्द्रता 100% तक पहुँच जाती है,जल वाष्प संघनित होने लगती है। इस बिंदु पर, हवा में जल वाष्प की मात्रा वर्तमान तापमान पर अधिकतम मान तक पहुँच जाती है, अर्थात् संतृप्ति स्तर पर। जल वाष्प में और वृद्धि या तापमान में कमी होने पर जल वाष्प तरल जल में संघनित हो जाती है।
सापेक्ष आर्द्रता 95% से अधिक होने पर भी संघनन हो सकता है।लेकिन यह तापमान, हवा में जल वाष्प की मात्रा और सतह के तापमान जैसे अन्य कारकों पर निर्भर करता है। ये कारक निम्नलिखित हैं:
1. तापमान में कमी:जब हवा में जलवाष्प की मात्रा संतृप्ति के करीब होती है, तो तापमान में थोड़ी सी भी कमी या जलवाष्प की मात्रा में थोड़ी सी भी वृद्धि संघनन का कारण बन सकती है। उदाहरण के लिए, इनक्यूबेटर में तापमान में उतार-चढ़ाव से संघनन हो सकता है, इसलिए तापमान जितना अधिक स्थिर होगा, संघनन उतना ही कम होगा।
2. ओस बिंदु तापमान से नीचे का स्थानीय सतही तापमान:स्थानीय सतह का तापमान ओस बिंदु तापमान से कम होता है, इन सतहों पर जल वाष्प पानी की बूंदों में संघनित हो जाएगी, इसलिए इनक्यूबेटर की तापमान एकरूपता संघनन को रोकने में बेहतर प्रदर्शन करेगी।
3. जल वाष्प में वृद्धि:उदाहरण के लिए, नमी प्रदान करने वाले पैन और बड़ी मात्रा में तरल पदार्थ वाले कल्चर कंटेनर, और बेहतर ढंग से सीलबंद इनक्यूबेटर में, जब इनक्यूबेटर के अंदर हवा में जल वाष्प की मात्रा वर्तमान तापमान पर इसकी अधिकतम क्षमता से अधिक हो जाती है, तो भले ही तापमान अपरिवर्तित रहे, संघनन उत्पन्न होगा।
इसलिए, अच्छे तापमान नियंत्रण वाले CO2 इनक्यूबेटर का संघनन के उत्पादन पर स्पष्ट रूप से निरोधात्मक प्रभाव होता है, लेकिन जब सापेक्ष आर्द्रता 95% से अधिक हो जाती है या संतृप्ति तक भी पहुंच जाती है, तो संघनन की संभावना काफी बढ़ जाती है।इसलिए, जब हम कोशिकाओं की खेती करते हैं, तो एक अच्छे CO2 इनक्यूबेटर का चयन करने के अलावा, हमें उच्च आर्द्रता की तलाश के कारण होने वाले संघनन के जोखिम से बचने की कोशिश करनी चाहिए।
पोस्ट करने का समय: 23 जुलाई 2024