Perché si forma condensa nel mio incubatore a CO2?
Quando usiamoIncubatrice a CO2Per coltivare le cellule, a causa della differenza nella quantità di liquido aggiunto e del ciclo di coltura, abbiamo diverse esigenze per quanto riguarda l'umidità relativa nell'incubatrice.
Negli esperimenti che utilizzano piastre per colture cellulari a 96 pozzetti con un ciclo di coltura lungo, a causa della piccola quantità di liquido aggiunta a ciascun pozzetto, esiste il rischio che la soluzione di coltura si asciughi se evapora per un lungo periodo di tempo a 37 °C.
Un'umidità relativa più elevata nell'incubatrice, ad esempio superiore al 90%, può ridurre efficacemente l'evaporazione del liquido; tuttavia, è emerso un nuovo problema: molti sperimentatori di colture cellulari hanno riscontrato che in condizioni di elevata umidità l'incubatrice tende a produrre condensa. Se la produzione di condensa non viene controllata, questa si accumula sempre di più, comportando un certo rischio di infezione batterica per la coltura cellulare.
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 (UR)è il contenuto effettivo di vapore acqueo nell'aria e la percentuale di vapore acqueo a saturazione alla stessa temperatura. Espressa 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 è presente vapore acqueo.
* 100% UR:L'aria è satura di vapore acqueo e non può contenerne altro, quindi si verificherà condensa.
* 50% UR:Indica che la quantità attuale di vapore acqueo nell'aria è pari alla 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 in fase gassosa quando l'acqua liquida e il suo vapore sono in equilibrio dinamico a una determinata temperatura.
Nello specifico, quando vapore acqueo e acqua liquida coesistono in un sistema chiuso (ad esempio, un incubatore a CO2 Radobio ben chiuso), le molecole d'acqua continueranno a passare dallo stato liquido allo stato gassoso (evaporazione) nel tempo, mentre anche le molecole d'acqua gassose continueranno a passare allo stato liquido (condensazione).
A un certo punto, i tassi di evaporazione e condensazione sono uguali e la pressione di vapore in quel punto è la pressione di vapore saturo dell'acqua. È caratterizzata da
1. equilibrio dinamico:Quando acqua e vapore acqueo coesistono in un sistema chiuso, l'evaporazione e la condensazione raggiungono l'equilibrio, la pressione del vapore acqueo nel sistema non cambia più e in questo momento la pressione è la pressione di vapore saturo.
2. Dipendenza dalla temperatura:La pressione di vapore saturo varia con la temperatura. Quando la temperatura aumenta, aumenta l'energia cinetica delle molecole d'acqua, un maggior numero di molecole d'acqua può passare allo stato gassoso, quindi la pressione di vapore saturo aumenta. Al contrario, quando la temperatura diminuisce, la pressione di vapore saturo diminuisce.
3. Caratteristiche:La pressione dell'acqua satura è un parametro puramente caratteristico del materiale, non dipende dalla quantità di liquido, ma solo dalla temperatura.
Una formula comunemente 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 il seguente:
* 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 utilizzare queste costanti per calcolare che la pressione dell'acqua satura a 37 °C è di 6,27 kPa.
Quindi, quanta acqua è presente nell'aria a 37 gradi Celsius (°C) in uno stato di pressione di vapore saturo?
Per calcolare il contenuto di massa del vapore acqueo saturo (umidità assoluta), possiamo utilizzare la formula dell'equazione di Clausius-Clapeyron:
Pressione di vapore acqueo saturo: a 37 °C, la pressione di vapore acqueo saturo è di 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 incubatore a CO2 da 180 litri può contenere 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 provocano la condensazione del vapore acqueo in acqua liquida.
La condensa può verificarsi anche quando l'umidità relativa supera il 95%,Ma ciò dipende da altri fattori come la temperatura, la quantità di vapore acqueo nell'aria e la temperatura della superficie. Questi fattori influenzanti sono i seguenti:
1. Diminuzione della temperatura:Quando la quantità di vapore acqueo nell'aria si avvicina alla saturazione, qualsiasi piccola diminuzione della temperatura o aumento della quantità di vapore acqueo può provocare la formazione di condensa. Ad esempio, le fluttuazioni di temperatura nell'incubatrice possono portare alla formazione di condensa, quindi una temperatura più stabile nell'incubatrice avrà un effetto inibitorio sulla formazione di condensa.
2. Temperatura superficiale locale inferiore alla temperatura del punto di rugiada:Se la temperatura superficiale locale è inferiore alla temperatura del punto di rugiada, il vapore acqueo si condenserà in goccioline d'acqua su queste superfici, quindi l'uniformità della temperatura dell'incubatrice avrà una migliore efficacia nell'inibire la condensazione.
3. Aumento del vapore acqueo:Ad esempio, vaschetta di umidificazione e contenitori di coltura 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, si genererà 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 condensa aumenta significativamente,Pertanto, quando coltiviamo cellule, oltre a scegliere un buon incubatore a CO2, dovremmo cercare di evitare il rischio di condensa causato dalla ricerca di un'elevata umidità.
Data di pubblicazione: 23 luglio 2024