A CO2 inkubátor páralecsapódást okoz, túl magas a relatív páratartalom?
Amikor CO2 inkubátort használunk sejtek tenyésztésére, a hozzáadott folyadék mennyiségének és a tenyésztési ciklusnak az eltérése miatt eltérő követelményeknek kell megfelelnünk az inkubátor relatív páratartalmával kapcsolatban.
Hosszú tenyésztési ciklusú, 96 lyukú sejtkultúra-lemezeket használó kísérletek esetén, mivel egyetlen lyukba csak kis mennyiségű folyadékot adagolnak, fennáll annak a veszélye, hogy a tenyésztőoldat kiszárad, ha hosszú ideig párolog 37 °C-on.
Az inkubátorban a magasabb relatív páratartalom, például a 90%-nál magasabb érték, hatékonyan csökkentheti a folyadék párolgását. Azonban új probléma merült fel: számos sejtkultúra-kísérleti szakember azt tapasztalta, hogy magas páratartalmú körülmények között az inkubátorban könnyen képződik kondenzátum. A kondenzátumképződés, ha ellenőrizetlen, egyre nagyobb mértékben felhalmozódik, és a sejtkultúrában bizonyos bakteriális fertőzés kockázatát hordozza magában.
Tehát a túl magas relatív páratartalom miatt keletkezik páralecsapódás az inkubátorban?
Először is meg kell értenünk a relatív páratartalom fogalmát,relatív páratartalom (Relatív páratartalom, RH)a levegő tényleges vízgőztartalma és a telített vízgőztartalom százalékos aránya ugyanazon a hőmérsékleten. A következő képlettel fejezhető ki:
.png)
A relatív páratartalom százalékos aránya a levegő vízgőztartalmának és a maximálisan lehetséges vízgőztartalomnak arányát jelenti.
Konkrétan:
* 0% relatív páratartalom:Nincs vízgőz a levegőben.
* 100%-os relatív páratartalom:A levegő vízgőzzel telített, és nem tud több vízgőzt megtartani, így kondenzáció keletkezik.
* 50% relatív páratartalom:Azt jelzi, hogy a levegőben lévő vízgőz mennyisége a fele a telített vízgőz mennyiségének az adott hőmérsékleten. Ha a hőmérséklet 37°C, akkor a telített vízgőz nyomása körülbelül 6,27 kPa. Ezért a vízgőz nyomása 50%-os relatív páratartalom mellett körülbelül 3,135 kPa.
Telített vízgőz nyomásaa gázfázisban lévő gőz által keltett nyomás, amikor a folyékony víz és gőze dinamikus egyensúlyban van egy bizonyos hőmérsékleten.
Pontosabban, amikor a vízgőz és a folyékony víz együtt létezik egy zárt rendszerben (pl. egy jól lezárt Radobio CO2 inkubátorban), a vízmolekulák idővel folyamatosan folyékony halmazállapotból gáz halmazállapotúba (párolgás) mennek át, miközben a gáz halmazállapotú vízmolekulák is folyamatosan folyékony halmazállapotba (kondenzáció) mennek át.
Egy bizonyos ponton a párolgás és a kondenzáció sebessége egyenlő, és az adott ponton a gőznyomás a telített vízgőz nyomása. Jellemzője a
1. dinamikus egyensúly:Amikor a víz és a vízgőz együtt van jelen egy zárt rendszerben, a párolgás és a kondenzáció során az egyensúlyi állapot elérése érdekében a vízgőz nyomása a rendszerben már nem változik, ekkor a nyomás telített vízgőz nyomás.
2. hőmérsékletfüggés:A telített vízgőz nyomása a hőmérséklettel változik. A hőmérséklet emelkedésével a vízmolekulák mozgási energiája növekszik, több vízmolekula tud gázfázisba távozni, így a telített vízgőz nyomása növekszik. Fordítva, a hőmérséklet csökkenésével a telített vízgőz nyomása csökken.
3. Jellemzők:A telített víz nyomása tisztán anyagi jellemző paraméter, nem függ a folyadék mennyiségétől, csak a hőmérséklettől.
A telített vízgőznyomás kiszámításához gyakran használt képlet az Antoine-egyenlet:
Víz esetében az Antoine-állandó különböző hőmérsékleti tartományokban eltérő értékekkel rendelkezik. Az állandók gyakori halmaza a következő:
* A=8,07131
* B=1730,63
* C=233,426
Ez az állandókészlet 1 °C és 100 °C közötti hőmérsékleti tartományra vonatkozik.
Ezeket az állandókat felhasználva kiszámíthatjuk, hogy a telített víz nyomása 37°C-on 6,27 kPa.
Tehát mennyi víz van a levegőben 37 Celsius-fokon (°C) telített vízgőznyomás mellett?
A telített vízgőz tömegtartalmának (abszolút páratartalom) kiszámításához a Clausius-Clapeyron egyenlet képletét használhatjuk:
Telített vízgőznyomás: 37°C-on a telített vízgőznyomás 6,27 kPa.
A hőmérséklet Kelvinbe való átszámítása: T=37+273,15=310,15 K
Helyettesítés a képletbe:
.png)
A számítással kapott eredmény körülbelül 44,6 g/m³.
37°C-on a telített vízgőztartalom (abszolút páratartalom) körülbelül 44,6 g/m³. Ez azt jelenti, hogy minden köbméter levegő 44,6 gramm vízgőzt képes megtartani.
Egy 180 literes CO2 inkubátor csak körülbelül 8 gramm vízgőzt képes tárolni.Amikor a párásító tálcát és a tenyésztőedényeket folyadékkal töltik meg, a relatív páratartalom könnyen elérheti a magas értékeket, akár a telítési páratartalom közelébe is.
Amikor a relatív páratartalom eléri a 100%-ot,a vízgőz elkezd lecsapódni. Ezen a ponton a levegőben lévő vízgőz mennyisége eléri a jelenlegi hőmérsékleten megtartható maximális értéket, azaz a telítettséget. A vízgőz további növekedése vagy a hőmérséklet csökkenése a vízgőz folyékony vízzé kondenzálódását okozza.
Kondenzáció akkor is előfordulhat, ha a relatív páratartalom meghaladja a 95%-ot,de ez más tényezőktől is függ, mint például a hőmérséklet, a levegőben lévő vízgőz mennyisége és a felszíni hőmérséklet. Ezek a befolyásoló tényezők a következők:
1. Hőmérséklet csökkenése:Amikor a levegőben lévő vízgőz mennyisége közel van a telítettséghez, a hőmérséklet bármilyen kismértékű csökkenése vagy a vízgőz mennyiségének növekedése kondenzációt okozhat. Például az inkubátorban a hőmérséklet-ingadozások kondenzátum képződéséhez vezethetnek, így az inkubátorban a hőmérséklet stabilabbá tétele gátló hatással lesz a kondenzátum képződésére.
2. a harmatpont hőmérséklete alatti helyi felületi hőmérséklet:Ha a helyi felületi hőmérséklet alacsonyabb a harmatpont hőmérsékleténél, a vízgőz vízcseppekké kondenzálódik ezeken a felületeken, így az inkubátor hőmérséklet-egyenlete jobban gátolja a kondenzációt.
3. Megnövekedett vízgőz:Például a párásító tálcák és a nagy mennyiségű folyadékot tartalmazó tenyésztőedények, és az inkubátor jobban lezárt, ha az inkubátorban lévő levegő vízgőzének mennyisége meghaladja a maximális kapacitását az aktuális hőmérsékleten, még változatlan hőmérséklet esetén is kondenzáció keletkezik.
Ezért egy jó hőmérséklet-szabályozású CO2 inkubátor nyilvánvalóan gátló hatással van a kondenzátum képződésére, de amikor a relatív páratartalom meghaladja a 95%-ot, vagy akár eléri a telítettséget, a kondenzáció valószínűsége jelentősen megnő.Ezért amikor sejteket tenyésztünk, a jó CO2-inkubátor kiválasztása mellett meg kell próbálnunk elkerülni a magas páratartalom miatti kondenzáció kockázatát.
Közzététel ideje: 2024. július 23.