Perché la mia incubatrice a CO2 presenta condensa?
Quando utilizziamo un'incubatrice a CO2 per coltivare le cellule, a causa della differenza nella quantità di liquido aggiunta e nel ciclo di coltura, abbiamo requisiti diversi per l'umidità relativa nell'incubatrice.
Negli esperimenti che utilizzano piastre per colture cellulari a 96 pozzetti con un lungo ciclo di coltura, a causa della piccola quantità di liquido aggiunta a un singolo pozzetto, esiste il rischio che la soluzione di coltura si asciughi se evapora per un lungo periodo di tempo a 37 ℃.
Un'umidità relativa più elevata nell'incubatrice, ad esempio, che superi il 90%, può ridurre efficacemente l'evaporazione del liquido. Tuttavia, è emerso un nuovo problema: molti sperimentatori di colture cellulari hanno scoperto che l'incubatrice produce facilmente condensa in condizioni di elevata umidità. La produzione di condensa, se incontrollata, si accumula sempre di più e nella coltura cellulare si presenta un certo rischio di infezione batterica.
Quindi la formazione di condensa nell'incubatrice è dovuta a un'umidità relativa troppo elevata?
Innanzitutto dobbiamo comprendere il concetto di umidità relativa,umidità relativa (umidità relativa, RH)è il contenuto effettivo di vapore acqueo nell'aria e la percentuale di vapore acqueo in condizioni di saturazione alla stessa temperatura. Espresso nella formula:
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la percentuale di umidità relativa rappresenta il rapporto tra il contenuto di vapore acqueo nell'aria e il contenuto massimo possibile.
Nello specifico:
* 0% UR:Nell'aria non c'è vapore acqueo.
* 100% UR:L'aria è satura di vapore acqueo e non riesce a trattenere altro vapore acqueo, provocando la condensazione.
* 50% UR:Indica che la quantità attuale di vapore acqueo nell'aria è la metà della quantità di vapore acqueo saturo a quella temperatura. Se la temperatura è di 37 °C, la pressione del vapore acqueo saturo è di circa 6,27 kPa. Pertanto, la pressione del vapore acqueo al 50% di umidità relativa è di circa 3,135 kPa.
Pressione del vapore acqueo saturoè la pressione generata dal vapore nella fase gassosa quando l'acqua liquida e il suo vapore sono in equilibrio dinamico a una certa temperatura.
Nello specifico, quando il vapore acqueo e l'acqua liquida coesistono in un sistema chiuso (ad esempio, un incubatore Radobio CO2 ben chiuso), le molecole d'acqua continueranno a passare dallo stato liquido allo stato gassoso (evaporazione) nel tempo, mentre le molecole d'acqua gassosa continueranno a passare allo stato liquido (condensazione).
A un certo punto, le velocità di evaporazione e condensazione sono uguali e la pressione di vapore in quel punto è la pressione del vapore acqueo saturo. È caratterizzata da
1. equilibrio dinamico:quando acqua e vapore acqueo coesistono in un sistema chiuso, evaporazione e condensazione raggiungono l'equilibrio, la pressione del vapore acqueo nel sistema non cambia più, in questo momento la pressione è la pressione del vapore acqueo saturo.
2. dipendenza dalla temperatura:La pressione del vapore acqueo saturo varia con la temperatura. Quando la temperatura aumenta, l'energia cinetica delle molecole d'acqua aumenta, più molecole d'acqua possono sfuggire alla fase gassosa, quindi la pressione del vapore acqueo saturo aumenta. Viceversa, quando la temperatura diminuisce, la pressione del vapore acqueo saturo diminuisce.
3. Caratteristiche:La pressione dell'acqua satura è un parametro caratteristico puramente del materiale, non dipende dalla quantità di liquido, ma solo dalla temperatura.
Una formula comune utilizzata per calcolare la pressione del vapore acqueo saturo è l'equazione di Antoine:
Per l'acqua, la costante di Antoine assume valori diversi a seconda dell'intervallo di temperatura. Un insieme comune di costanti è:
* A=8,07131
* B=1730,63
* C=233,426
Questo insieme di costanti si applica all'intervallo di temperatura da 1°C a 100°C.
Possiamo usare queste costanti per calcolare che la pressione dell'acqua satura a 37°C è 6,27 kPa.
Quindi, quanta acqua è presente nell'aria a 37 gradi Celsius (°C) in uno stato di pressione del vapore acqueo saturo?
Per calcolare il contenuto in massa del vapore acqueo saturo (umidità assoluta), possiamo utilizzare la formula dell'equazione di Clausius-Clapeyron:
Pressione del vapore acqueo saturo: a 37°C, la pressione del vapore acqueo saturo è 6,27 kPa.
Conversione della temperatura in Kelvin: T=37+273,15=310,15 K
Sostituzione nella formula:
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il risultato ottenuto dal calcolo è di circa 44,6 g/m³.
A 37 °C, il contenuto di vapore acqueo (umidità assoluta) a saturazione è di circa 44,6 g/m³. Ciò significa che ogni metro cubo d'aria può contenere 44,6 grammi di vapore acqueo.
Un'incubatrice di CO2 da 180 litri conterrà solo circa 8 grammi di vapore acqueo.Quando sia la vaschetta di umidificazione che i recipienti di coltura vengono riempiti di liquidi, l'umidità relativa può facilmente raggiungere valori elevati, anche prossimi ai valori di umidità di saturazione.
Quando l'umidità relativa raggiunge il 100%,Il vapore acqueo inizia a condensarsi. A questo punto, la quantità di vapore acqueo nell'aria raggiunge il valore massimo che può contenere alla temperatura attuale, ovvero la saturazione. Ulteriori aumenti di vapore acqueo o diminuzioni di temperatura causano la condensazione del vapore acqueo in acqua liquida.
La condensa può verificarsi anche quando l'umidità relativa supera il 95%,ma questo dipende da altri fattori come la temperatura, la quantità di vapore acqueo nell'aria e la temperatura superficiale. Questi fattori influenzanti sono i seguenti:
1. Diminuzione della temperatura:Quando la quantità di vapore acqueo nell'aria è prossima alla saturazione, qualsiasi piccola diminuzione di temperatura o aumento della quantità di vapore acqueo può causare condensa. Ad esempio, le fluttuazioni di temperatura nell'incubatrice possono portare alla generazione di condensa, quindi una temperatura più stabile nell'incubatrice avrà un effetto inibitorio sulla generazione di condensa.
2. temperatura superficiale locale al di sotto della temperatura del punto di rugiada:Se la temperatura superficiale locale è inferiore alla temperatura del punto di rugiada, il vapore acqueo si condensa in goccioline d'acqua su queste superfici, quindi l'uniformità della temperatura dell'incubatrice avrà prestazioni migliori nell'inibizione della condensa.
3. Aumento del vapore acqueo:ad esempio, vaschette di umidificazione e contenitori per colture con una grande quantità di liquido e l'incubatrice è meglio sigillata, quando la quantità di vapore acqueo nell'aria all'interno dell'incubatrice aumenta oltre la sua capacità massima alla temperatura attuale, anche se la temperatura rimane invariata, verrà generata condensa.
Pertanto, un incubatore a CO2 con un buon controllo della temperatura ha ovviamente un effetto inibitorio sulla generazione di condensa, ma quando l'umidità relativa supera il 95% o addirittura raggiunge la saturazione, la possibilità di condensazione aumenterà significativamente,pertanto, quando coltiviamo cellule, oltre a scegliere un buon incubatore a CO2, dovremmo cercare di evitare il rischio di condensazione provocato dalla ricerca di un'umidità elevata.
Data di pubblicazione: 23-lug-2024