Af hverju þéttist CO2-ræktunarofninn minn?
Þegar við notum CO2 ræktunarofn til að rækta frumur, vegna mismunandi vökvamagns sem bætt er við og ræktunarferlisins, höfum við mismunandi kröfur um rakastig í ræktunarofninum.
Í tilraunum með 96 hols frumuræktunarplötum með löngum ræktunarferli er hætta á að ræktunarlausnin þorni ef hún gufar upp í langan tíma við 37 ℃ vegna þess hve lítið magn af vökva er bætt í einn hol.
Hærri rakastig í ræktunarofninum, til dæmis, allt að 90%, getur dregið úr uppgufun vökvans á áhrifaríkan hátt. Hins vegar hefur komið upp nýtt vandamál. Margir frumuræktunarfræðingar hafa komist að því að auðvelt er að mynda þéttivatn í ræktunarofninum við mikinn raka. Ef þéttivatnið er ekki stjórnað safnast það upp meira og meira og veldur það ákveðinni hættu á bakteríusýkingum í frumuræktuninni.
Er þá myndun raka í hitakassanum vegna þess að rakastigið er of hátt?
Fyrst af öllu þurfum við að skilja hugtakið rakastig,rakastig (Rated Raxis, RH)er raunverulegt magn vatnsgufu í loftinu og hlutfall vatnsgufuinnihalds við mettun við sama hitastig. Tjáð með formúlunni:
.png)
Hlutfall rakastigs táknar hlutfall vatnsgufuinnihalds í loftinu og hámarks mögulega innihalds.
Nánar tiltekið:
* 0% RH:Það er engin vatnsgufa í loftinu.
* 100% RH:Loftið er mettað af vatnsgufu og getur ekki haldið meiri vatnsgufu og þétting myndast.
* 50% RH:Gefur til kynna að núverandi magn vatnsgufu í loftinu sé helmingur af magni mettaðrar vatnsgufu við það hitastig. Ef hitastigið er 37°C, þá er þrýstingur mettaðrar vatnsgufu um 6,27 kPa. Þess vegna er vatnsgufuþrýstingurinn við 50% rakastig um 3,135 kPa.
Mettuð vatnsgufuþrýstingurer þrýstingurinn sem myndast af gufu í gasfasa þegar fljótandi vatn og gufa þess eru í jafnvægi við ákveðið hitastig.
Þegar vatnsgufa og fljótandi vatn eru til samtímis í lokuðu kerfi (t.d. vel lokuðum Radobio CO2 ræktunarofni), munu vatnssameindir halda áfram að breytast úr fljótandi ástandi í gaskennt ástand (uppgufun) með tímanum, en einnig munu gaskenndar vatnssameindir halda áfram að breytast í fljótandi ástand (þétting).
Á ákveðnum tímapunkti eru uppgufunar- og þéttingarhraðarnir jafnir og gufuþrýstingurinn á þeim tímapunkti er mettaður vatnsgufuþrýstingur. Hann einkennist af
1. jafnvægi í hreyfifræði:Þegar vatn og vatnsgufa eru til staðar saman í lokuðu kerfi, uppgufun og þétting ná jafnvægi, breytist þrýstingur vatnsgufunnar í kerfinu ekki lengur, á þessum tíma er þrýstingurinn mettaður vatnsgufuþrýstingur.
2. hitastigsháðni:Þrýstingur mettaðrar vatnsgufu breytist með hitastigi. Þegar hitastigið hækkar eykst hreyfiorka vatnssameindanna, fleiri vatnssameindir geta sloppið út í gasfasa, þannig að þrýstingur mettaðrar vatnsgufu eykst. Aftur á móti, þegar hitastigið lækkar, lækkar þrýstingur mettaðrar vatnsgufu.
3. Einkenni:Þrýstingur mettaðs vatns er eingöngu efnisleg einkennisbreyta, ekki háður magni vökvans, aðeins hitastigi.
Algeng formúla sem notuð er til að reikna út mettaðan vatnsgufuþrýsting er Antoine-jöfnan:
Fyrir vatn hefur Antoine-fastinn mismunandi gildi fyrir mismunandi hitastigsbil. Algengustu fastarnir eru:
* A=8,07131
* B=1730,63
* C=233,426
Þessi fastastærð á við um hitastigsbilið frá 1°C til 100°C.
Við getum notað þessa fasta til að reikna út að mettaður vatnsþrýstingur við 37°C sé 6,27 kPa.
Svo, hversu mikið vatn er í loftinu við 37 gráður á Celsíus (°C) í mettuðum vatnsgufuþrýstingi?
Til að reikna út massainnihald mettaðrar vatnsgufu (alger rakastig) getum við notað Clausius-Clapeyron jöfnuformúluna:
Mettuð vatnsgufuþrýstingur: Við 37°C er mettuð vatnsgufuþrýstingur 6,27 kPa.
Umbreyting hitastigs í Kelvin: T=37+273,15=310,15 K
Skipting í formúluna:
.png)
Niðurstaðan sem fæst með útreikningum er um 44,6 g/m³.
Við 37°C er vatnsgufuinnihaldið (alger rakastig) við mettun um 44,6 g/m³. Þetta þýðir að hver rúmmetri af lofti getur innihaldið 44,6 grömm af vatnsgufu.
180 lítra CO2 ræktunarofn rúmar aðeins um 8 grömm af vatnsgufu.Þegar rakagjafarskál og ræktunarílát eru fyllt með vökva getur rakastigið auðveldlega náð háum gildi, jafnvel nálægt mettunarraka.
Þegar rakastigið nær 100%,Vatnsgufan byrjar að þéttast. Á þessum tímapunkti nær magn vatnsgufu í loftinu hámarksgildi sem það getur haldið við núverandi hitastig, þ.e. mettun. Frekari hækkun vatnsgufu eða lækkun hitastigs veldur því að vatnsgufan þéttist í fljótandi vatn.
Þétting getur einnig myndast þegar rakastigið fer yfir 95%,en þetta er háð öðrum þáttum eins og hitastigi, magni vatnsgufu í loftinu og yfirborðshita. Þessir áhrifaþættir eru eftirfarandi:
1. Lækkun hitastigs:Þegar magn vatnsgufu í loftinu er nálægt mettun getur hver lítilsháttar lækkun á hitastigi eða aukning á magni vatnsgufu valdið þéttingu. Til dæmis geta hitasveiflur í ræktunarofninum leitt til myndunar þéttivatns, þannig að stöðugra hitastig ræktunarofnsins mun hafa hamlandi áhrif á myndun þéttivatns.
2. staðbundinn yfirborðshitastig undir döggpunktshita:Ef hitastig yfirborðsins er lægra en döggpunkturinn, þá þéttist vatnsgufan í vatnsdropa á þessum yfirborðum, þannig að hitajöfnun ræktunarofnsins mun hafa betri árangur í að hindra þéttingu.
3. Aukin vatnsgufa:Til dæmis, rakagjafarskál og ræktunarílát með miklu magni af vökva, og ræktunarofninn er betur lokaður, þegar magn vatnsgufu í loftinu inni í ræktunarofninum eykst umfram hámarksgetu hans við núverandi hitastig, jafnvel þótt hitastigið haldist óbreytt, mun það myndast þétting.
Þess vegna hefur CO2-ræktunarofn með góðri hitastýringu augljóslega hamlandi áhrif á myndun þéttivatns, en þegar rakastigið fer yfir 95% eða nær jafnvel mettun eykst líkur á þéttingu verulega,Þess vegna, þegar við ræktum frumur, ættum við, auk þess að velja góðan CO2-ræktunarofn, að reyna að forðast hættuna á raka sem hlýst af því að sækjast eftir miklum raka.
Birtingartími: 23. júlí 2024