Mengapa inkubator CO2 saya mengalami kondensasi?
Saat kita menggunakaninkubator CO2Untuk membudidayakan sel, karena perbedaan jumlah cairan yang ditambahkan dan siklus kultur, kita memiliki persyaratan yang berbeda untuk kelembaban relatif di dalam inkubator.
Untuk percobaan yang menggunakan pelat kultur sel 96 sumur dengan siklus kultur yang panjang, karena jumlah cairan yang ditambahkan ke setiap sumur sedikit, ada risiko larutan kultur akan mengering jika menguap dalam jangka waktu lama pada suhu 37 ℃.
Kelembaban relatif yang lebih tinggi di dalam inkubator, misalnya, hingga mencapai lebih dari 90%, dapat secara efektif mengurangi penguapan cairan. Namun, masalah baru telah muncul, banyak peneliti kultur sel menemukan bahwa inkubator mudah menghasilkan kondensat dalam kondisi kelembaban tinggi. Produksi kondensat, jika tidak dikendalikan, akan semakin menumpuk, sehingga menimbulkan risiko infeksi bakteri pada kultur sel.
Jadi, apakah terjadinya kondensasi di dalam inkubator disebabkan oleh kelembapan relatif yang terlalu tinggi?
Pertama-tama, kita perlu memahami konsep kelembaban relatif,Kelembaban relatif (Relative Humidity, RH)adalah kandungan uap air sebenarnya di udara dan persentase kandungan uap air pada kondisi jenuh pada suhu yang sama. Dinyatakan dalam rumus:
.png)
Persentase kelembaban relatif mewakili rasio kandungan uap air di udara terhadap kandungan maksimum yang mungkin.
Secara khusus:
* 0% RH:Tidak ada uap air di udara.
* 100% RH:Udara sudah jenuh dengan uap air dan tidak dapat menampung lebih banyak uap air, sehingga akan terjadi kondensasi.
* 50% RH:Ini menunjukkan bahwa jumlah uap air di udara saat ini adalah setengah dari jumlah uap air jenuh pada suhu tersebut. Jika suhunya 37°C, maka tekanan uap air jenuh sekitar 6,27 kPa. Oleh karena itu, tekanan uap air pada kelembaban relatif 50% sekitar 3,135 kPa.
Tekanan uap air jenuhadalah tekanan yang dihasilkan oleh uap dalam fase gas ketika air cair dan uapnya berada dalam keseimbangan dinamis pada suhu tertentu.
Secara spesifik, ketika uap air dan air cair berada bersamaan dalam sistem tertutup (misalnya, inkubator CO2 Radobio yang tertutup rapat), molekul air akan terus berubah dari keadaan cair ke keadaan gas (penguapan) seiring waktu, sementara molekul air gas juga akan terus berubah ke keadaan cair (kondensasi).
Pada titik tertentu, laju penguapan dan kondensasi sama, dan tekanan uap pada titik tersebut adalah tekanan uap air jenuh. Hal ini ditandai dengan
1. Keseimbangan dinamis:Ketika air dan uap air berada dalam sistem tertutup, penguapan dan kondensasi mencapai keseimbangan, tekanan uap air dalam sistem tidak lagi berubah, pada saat ini tekanan tersebut adalah tekanan uap air jenuh.
2. Ketergantungan suhu:Tekanan uap air jenuh berubah seiring dengan suhu. Ketika suhu meningkat, energi kinetik molekul air meningkat, lebih banyak molekul air dapat lepas ke fase gas, sehingga tekanan uap air jenuh meningkat. Sebaliknya, ketika suhu menurun, tekanan uap air jenuh menurun.
3. Karakteristik:Tekanan air jenuh adalah parameter karakteristik material murni, tidak bergantung pada jumlah cairan, hanya pada suhu.
Rumus umum yang digunakan untuk menghitung tekanan uap air jenuh adalah persamaan Antoine:
Untuk air, konstanta Antoine memiliki nilai yang berbeda untuk rentang suhu yang berbeda. Sekumpulan konstanta umum adalah:
* A=8.07131
* B=1730,63
* C=233,426
Kumpulan konstanta ini berlaku untuk rentang suhu dari 1°C hingga 100°C.
Kita dapat menggunakan konstanta-konstanta ini untuk menghitung bahwa tekanan air jenuh pada suhu 37°C adalah 6,27 kPa.
Jadi, berapa banyak air yang ada di udara pada suhu 37 derajat Celcius (°C) dalam kondisi tekanan uap air jenuh?
Untuk menghitung kandungan massa uap air jenuh (kelembapan absolut), kita dapat menggunakan rumus persamaan Clausius-Clapeyron:
Tekanan uap air jenuh: Pada suhu 37°C, tekanan uap air jenuh adalah 6,27 kPa.
Konversi suhu ke Kelvin: T=37+273,15=310,15 K
Substitusi ke dalam rumus:
.png)
Hasil yang diperoleh dari perhitungan adalah sekitar 44,6 g/m³.
Pada suhu 37°C, kandungan uap air (kelembapan absolut) pada kondisi jenuh adalah sekitar 44,6 g/m³. Ini berarti bahwa setiap meter kubik udara dapat menampung 44,6 gram uap air.
Inkubator CO2 berkapasitas 180 liter hanya dapat menampung sekitar 8 gram uap air.Ketika wadah pelembap dan bejana kultur diisi dengan cairan, kelembapan relatif dapat dengan mudah mencapai nilai tinggi, bahkan mendekati nilai kelembapan jenuh.
Ketika kelembapan relatif mencapai 100%,Uap air mulai mengembun. Pada titik ini, jumlah uap air di udara mencapai nilai maksimum yang dapat ditampungnya pada suhu saat ini, yaitu jenuh. Peningkatan lebih lanjut dalam uap air atau penurunan suhu menyebabkan uap air mengembun menjadi air cair.
Pengembunan juga dapat terjadi ketika kelembapan relatif melebihi 95%,Namun hal ini bergantung pada faktor lain seperti suhu, jumlah uap air di udara, dan suhu permukaan. Faktor-faktor yang memengaruhi tersebut adalah sebagai berikut:
1. Penurunan suhu:Ketika jumlah uap air di udara mendekati kejenuhan, penurunan suhu atau peningkatan jumlah uap air yang kecil sekalipun dapat menyebabkan terjadinya kondensasi. Misalnya, fluktuasi suhu di dalam inkubator dapat menyebabkan terbentuknya kondensat, sehingga inkubator dengan suhu yang lebih stabil akan memiliki efek penghambat terhadap pembentukan kondensat.
2. Suhu permukaan lokal di bawah suhu titik embun:Jika suhu permukaan lokal lebih rendah daripada suhu titik embun, uap air akan mengembun menjadi tetesan air pada permukaan tersebut, sehingga keseragaman suhu inkubator akan memiliki kinerja yang lebih baik dalam menghambat kondensasi.
3. Peningkatan uap air:Sebagai contoh, pada wadah pelembap dan wadah kultur dengan jumlah cairan yang banyak, dan inkubator yang tertutup rapat, ketika jumlah uap air di udara di dalam inkubator meningkat melebihi kapasitas maksimumnya pada suhu saat ini, meskipun suhu tetap tidak berubah, akan terjadi kondensasi.
Oleh karena itu, inkubator CO2 dengan kontrol suhu yang baik jelas memiliki efek penghambat terhadap pembentukan kondensat, tetapi ketika kelembaban relatif melebihi 95% atau bahkan mencapai kejenuhan, kemungkinan terjadinya kondensasi akan meningkat secara signifikan.Oleh karena itu, ketika kita membudidayakan sel, selain memilih inkubator CO2 yang baik, kita juga harus berusaha menghindari risiko kondensasi yang disebabkan oleh upaya mencapai kelembapan tinggi.
Waktu posting: 23 Juli 2024