CO2 ინკუბატორი კონდენსაციას წარმოქმნის, ხომ არ არის ფარდობითი ტენიანობა ძალიან მაღალი?
როდესაც უჯრედების კულტივირებისთვის CO2 ინკუბატორს ვიყენებთ, დამატებული სითხის რაოდენობისა და კულტივირების ციკლის სხვაობის გამო, ინკუბატორში ფარდობითი ტენიანობის მიმართ განსხვავებული მოთხოვნები გვაქვს.
96-ჭეჭიანი უჯრედული კულტურის ფირფიტების გამოყენებით ხანგრძლივი კულტივირების ციკლის მქონე ექსპერიმენტებში, ერთ ჭაში დამატებული სითხის მცირე რაოდენობის გამო, არსებობს რისკი, რომ კულტურული ხსნარი გამოშრეს, თუ ის 37 ℃ ტემპერატურაზე ხანგრძლივი პერიოდის განმავლობაში აორთქლდება.
ინკუბატორში ფარდობითი ტენიანობის მაღალმა დონემ, მაგალითად, 90%-ზე მეტმა, შეიძლება ეფექტურად შეამციროს სითხის აორთქლება, თუმცა, წარმოიშვა ახალი პრობლემა, რადგან უჯრედული კულტურის ბევრმა ექსპერიმენტატორმა აღმოაჩინა, რომ ინკუბატორში მაღალი ტენიანობის პირობებში კონდენსატის წარმოქმნა მარტივია, კონდენსატის უკონტროლოდ წარმოქმნა კი სულ უფრო და უფრო დაგროვდება, რაც უჯრედულ კულტურაში ბაქტერიული ინფექციის გარკვეულ რისკს იწვევს.
ანუ, ინკუბატორში კონდენსაციის წარმოქმნა ძალიან მაღალი ფარდობითი ტენიანობის ბრალია?
პირველ რიგში, უნდა გავიგოთ ფარდობითი ტენიანობის კონცეფცია,ფარდობითი ტენიანობა (ფარდობითი ტენიანობა, RH)არის ჰაერში წყლის ორთქლის ფაქტობრივი შემცველობა და წყლის ორთქლის შემცველობის პროცენტული მაჩვენებელი გაჯერების დროს იმავე ტემპერატურაზე. გამოიხატება ფორმულით:
.png)
ფარდობითი ტენიანობის პროცენტული მაჩვენებელი წარმოადგენს ჰაერში წყლის ორთქლის შემცველობის თანაფარდობას მაქსიმალურ შესაძლო შემცველობასთან.
კერძოდ:
* 0% რეჰანი:ჰაერში წყლის ორთქლი არ არის.
* 100% რეჰანი:ჰაერი გაჯერებულია წყლის ორთქლით და ვერ იტევს მეტ წყლის ორთქლს და წარმოიქმნება კონდენსაცია.
* 50% რეჰანი:მიუთითებს, რომ ჰაერში წყლის ორთქლის მიმდინარე რაოდენობა მოცემულ ტემპერატურაზე გაჯერებული წყლის ორთქლის რაოდენობის ნახევარია. თუ ტემპერატურა 37°C-ია, მაშინ გაჯერებული წყლის ორთქლის წნევა დაახლოებით 6.27 კპა-ია. შესაბამისად, წყლის ორთქლის წნევა 50%-იანი ფარდობითი ტენიანობის დროს დაახლოებით 3.135 კპა-ია.
გაჯერებული წყლის ორთქლის წნევაარის წნევა, რომელსაც წარმოქმნის ორთქლი აირისებრ ფაზაში, როდესაც თხევადი წყალი და მისი ორთქლი დინამიურ წონასწორობაშია გარკვეულ ტემპერატურაზე.
კერძოდ, როდესაც წყლის ორთქლი და თხევადი წყალი თანაარსებობენ დახურულ სისტემაში (მაგ., კარგად დახურული Radobio CO2 ინკუბატორი), წყლის მოლეკულები დროთა განმავლობაში გააგრძელებენ თხევადი მდგომარეობიდან აირად მდგომარეობაში გადასვლას (აორთქლება), ხოლო აირად მდგომარეობაში მყოფი წყლის მოლეკულებიც გააგრძელებენ თხევად მდგომარეობაში გადასვლას (კონდენსაცია).
გარკვეულ წერტილში, აორთქლებისა და კონდენსაციის სიჩქარეები თანაბარია და ამ წერტილში ორთქლის წნევა გაჯერებული წყლის ორთქლის წნევაა. იგი ხასიათდება შემდეგით:
1. დინამიური წონასწორობა:როდესაც წყალი და წყლის ორთქლი თანაარსებობენ დახურულ სისტემაში, აორთქლება და კონდენსაცია წონასწორობის მიღწევამდე, სისტემაში წყლის ორთქლის წნევა აღარ იცვლება, ამ დროს წნევა გაჯერებული წყლის ორთქლის წნევაა.
2. ტემპერატურაზე დამოკიდებულება:გაჯერებული წყლის ორთქლის წნევა ტემპერატურის მატებასთან ერთად იცვლება. ტემპერატურის მატებასთან ერთად წყლის მოლეკულების კინეტიკური ენერგია იზრდება, რაც იმას ნიშნავს, რომ აირისებრ ფაზაში მეტი წყლის მოლეკულა გადადის, ამიტომ გაჯერებული წყლის ორთქლის წნევა იზრდება. პირიქით, ტემპერატურის კლებისას გაჯერებული წყლის ორთქლის წნევა მცირდება.
3. მახასიათებლები:გაჯერებული წყლის წნევა წმინდა მატერიალური დამახასიათებელი პარამეტრია, რომელიც არ არის დამოკიდებული სითხის რაოდენობაზე, მხოლოდ ტემპერატურაზე.
გაჯერებული წყლის ორთქლის წნევის გამოსათვლელად გამოყენებული გავრცელებული ფორმულაა ანტუანის განტოლება:
წყლისთვის, ანტუანის მუდმივას სხვადასხვა მნიშვნელობები აქვს ტემპერატურის სხვადასხვა დიაპაზონისთვის. მუდმივების საერთო ნაკრებია:
* A=8.07131
* B=1730.63
* C=233.426
ეს მუდმივები ვრცელდება 1°C-დან 100°C-მდე ტემპერატურის დიაპაზონზე.
ამ მუდმივების გამოყენებით შეგვიძლია გამოვთვალოთ, რომ 37°C ტემპერატურაზე გაჯერებული წყლის წნევა 6.27 კპა-ს შეადგენს.
მაშ ასე, რამდენი წყალია ჰაერში 37 გრადუს ცელსიუსზე (°C) გაჯერებული წყლის ორთქლის წნევის მდგომარეობაში?
გაჯერებული წყლის ორთქლის მასის შემცველობის (აბსოლუტური ტენიანობა) გამოსათვლელად, შეგვიძლია გამოვიყენოთ კლაუსიუს-კლეპეირონის განტოლების ფორმულა:
გაჯერებული წყლის ორთქლის წნევა: 37°C-ზე გაჯერებული წყლის ორთქლის წნევა 6.27 კპა-ს შეადგენს.
ტემპერატურის კელვინებში გადაყვანა: T=37+273.15=310.15 K
ფორმულაში ჩანაცვლება:
.png)
გაანგარიშებით მიღებული შედეგი დაახლოებით 44.6 გ/მ³-ია.
37°C-ზე წყლის ორთქლის შემცველობა (აბსოლუტური ტენიანობა) გაჯერებისას დაახლოებით 44.6 გ/მ³-ია. ეს ნიშნავს, რომ ჰაერის ყოველ კუბურ მეტრს შეუძლია 44.6 გრამი წყლის ორთქლის შენახვა.
180 ლიტრიანი CO2 ინკუბატორი მხოლოდ დაახლოებით 8 გრამ წყლის ორთქლს დაიტევს.როდესაც დატენიანების უჯრა, ისევე როგორც კულტურის ჭურჭელი, სავსეა სითხით, ფარდობითმა ტენიანობამ შეიძლება ადვილად მიაღწიოს მაღალ მნიშვნელობებს, თუნდაც გაჯერების ტენიანობის მნიშვნელობებთან ახლოს.
როდესაც ფარდობითი ტენიანობა 100%-ს მიაღწევს,წყლის ორთქლი იწყებს კონდენსაციას. ამ ეტაპზე ჰაერში წყლის ორთქლის რაოდენობა აღწევს მაქსიმალურ მნიშვნელობას, რომლის შენარჩუნებაც მას შეუძლია მიმდინარე ტემპერატურაზე, ანუ გაჯერებას. წყლის ორთქლის შემდგომი ზრდა ან ტემპერატურის შემცირება იწვევს წყლის ორთქლის კონდენსაციას თხევად წყლად.
კონდენსაცია ასევე შეიძლება მოხდეს, როდესაც ფარდობითი ტენიანობა 95%-ს აღემატება.თუმცა ეს სხვა ფაქტორებზეა დამოკიდებული, როგორიცაა ტემპერატურა, ჰაერში წყლის ორთქლის რაოდენობა და ზედაპირის ტემპერატურა. ეს გავლენის მქონე ფაქტორები შემდეგია:
1. ტემპერატურის კლება:როდესაც ჰაერში წყლის ორთქლის რაოდენობა გაჯერების ნიშნულთან ახლოსაა, ტემპერატურის ნებისმიერმა მცირე შემცირებამ ან წყლის ორთქლის რაოდენობის ზრდამ შეიძლება გამოიწვიოს კონდენსაცია. მაგალითად, ინკუბატორში ტემპერატურის რყევებმა შეიძლება გამოიწვიოს კონდენსატის წარმოქმნა, ამიტომ ინკუბატორში ტემპერატურის უფრო სტაბილურობა კონდენსატის წარმოქმნაზე დამთრგუნველ გავლენას მოახდენს.
2. ადგილობრივი ზედაპირის ტემპერატურა ნამის წერტილის ტემპერატურაზე დაბალი:როდესაც ადგილობრივი ზედაპირის ტემპერატურა ნამის წერტილის ტემპერატურაზე დაბალია, წყლის ორთქლი ამ ზედაპირებზე წყლის წვეთებად კონდენსირდება, ამიტომ ინკუბატორის ტემპერატურის ერთგვაროვნება უკეთეს შედეგს იძლევა კონდენსაციის დათრგუნვის თვალსაზრისით.
3. გაზრდილი წყლის ორთქლი:მაგალითად, დატენიანების ტაფა და კულტურის კონტეინერები დიდი რაოდენობით სითხით არის სავსე და ინკუბატორი უკეთესად არის დალუქული, როდესაც ინკუბატორის შიგნით ჰაერში წყლის ორთქლის რაოდენობა მიმდინარე ტემპერატურაზე მის მაქსიმალურ სიმძლავრეს გადააჭარბებს, მაშინაც კი, თუ ტემპერატურა უცვლელი დარჩება, კონდენსაცია წარმოიქმნება.
ამგვარად, კარგი ტემპერატურის კონტროლით CO2 ინკუბატორს აშკარად აქვს შემაფერხებელი ეფექტი კონდენსატის წარმოქმნაზე, მაგრამ როდესაც ფარდობითი ტენიანობა 95%-ს აღემატება ან თუნდაც გაჯერებას აღწევს, კონდენსაციის შესაძლებლობა მნიშვნელოვნად გაიზრდება.ამიტომ, უჯრედების კულტივირებისას, კარგი CO2 ინკუბატორის არჩევის გარდა, უნდა ვეცადოთ, თავიდან ავიცილოთ მაღალი ტენიანობისკენ სწრაფვით გამოწვეული კონდენსაციის რისკი.
გამოქვეყნების დრო: 23 ივლისი-2024