CO2 inkubatoriuje susidaro kondensatas, ar santykinė oro drėgmė per didelė?
Kai ląstelėms auginti naudojame CO2 inkubatorių, dėl skirtingo pridedamo skysčio kiekio ir kultivavimo ciklo turime skirtingus santykinės drėgmės reikalavimus inkubatoriuje.
Eksperimentams, kuriuose naudojamos 96 šulinėlių ląstelių kultūros plokštelės su ilgu kultivavimo ciklu, dėl nedidelio skysčio kiekio, įpilamo į vieną šulinėlį, yra rizika, kad kultūros tirpalas išdžius, jei ilgą laiką garuos 37 ℃ temperatūroje.
Didesnė santykinė oro drėgmė inkubatoriuje, pavyzdžiui, siekianti daugiau nei 90 %, gali veiksmingai sumažinti skysčio garavimą. Tačiau iškilo nauja problema: daugelis ląstelių kultūrų eksperimentatorių nustatė, kad inkubatoriuje esant didelei oro drėgmei lengvai susidaro kondensatas. Jei kondensatas nekontroliuojamas, jis kaupsis vis daugiau ir daugiau, o ląstelių kultūroje kyla tam tikra bakterinės infekcijos rizika.
Taigi, ar kondensatas inkubatoriuje susidaro dėl per didelės santykinės oro drėgmės?
Pirmiausia turime suprasti santykinės drėgmės sąvoką,santykinė drėgmė (santykinė drėgmė, RH)yra tikrasis vandens garų kiekis ore ir vandens garų kiekio procentinė dalis esant prisotinimui toje pačioje temperatūroje. Išreikšta formule:
.png)
Santykinės drėgmės procentas rodo vandens garų kiekio ore ir didžiausio įmanomo kiekio santykį.
Konkrečiai:
* 0 % santykinis oro drėgnumas:Ore nėra vandens garų.
* 100 % santykinis oro drėgnumas:Oras yra prisotintas vandens garų ir negali sulaikyti daugiau vandens garų, todėl susidaro kondensatas.
* 50 % santykinis oro drėgnumas:Rodo, kad dabartinis vandens garų kiekis ore yra pusė sočiųjų vandens garų kiekio toje temperatūroje. Jei temperatūra yra 37 °C, sočiųjų vandens garų slėgis yra apie 6,27 kPa. Todėl vandens garų slėgis esant 50 % santykinei drėgmei yra apie 3,135 kPa.
Sočiųjų vandens garų slėgisyra slėgis, kurį sukuria garai dujų fazėje, kai skystas vanduo ir jo garai yra dinaminėje pusiausvyroje tam tikroje temperatūroje.
Tiksliau sakant, kai uždaroje sistemoje (pvz., sandariai uždarytame „Radobio CO2“ inkubatoriuje) egzistuoja vandens garai ir skystas vanduo, vandens molekulės laikui bėgant keisis iš skystos būsenos į dujinę (garuos), o dujinės vandens molekulės taip pat keisis į skystą būseną (kondensuosis).
Tam tikrame taške garavimo ir kondensacijos greičiai yra vienodi, o garų slėgis tame taške yra sočiųjų vandens garų slėgis. Jam būdinga
1. dinaminė pusiausvyra:Kai uždaroje sistemoje egzistuoja vanduo ir vandens garai, garavimas ir kondensacija pasiekia pusiausvyrą, vandens garų slėgis sistemoje nebesikeičia, šiuo metu slėgis yra sočiųjų vandens garų slėgis.
2. priklausomybė nuo temperatūros:Sočiųjų vandens garų slėgis kinta priklausomai nuo temperatūros. Kai temperatūra kyla, vandens molekulių kinetinė energija didėja, daugiau vandens molekulių gali ištrūkti į dujų fazę, todėl sočiųjų vandens garų slėgis didėja. Ir atvirkščiai, kai temperatūra mažėja, sočiųjų vandens garų slėgis mažėja.
3. Charakteristikos:Sočiojo vandens slėgis yra grynai materialus charakteristikos parametras, nepriklauso nuo skysčio kiekio, tik nuo temperatūros.
Įprasta formulė, naudojama sočiųjų vandens garų slėgiui apskaičiuoti, yra Antuano lygtis:
Vandeniui Antuano konstanta turi skirtingas vertes skirtinguose temperatūros diapazonuose. Įprastas konstantų rinkinys yra:
* A=8.07131
* B=1730,63
* C=233,426
Šis konstantų rinkinys taikomas temperatūros diapazonui nuo 1 °C iki 100 °C.
Šias konstantas galime naudoti norėdami apskaičiuoti, kad sočiojo vandens slėgis esant 37 °C temperatūrai yra 6,27 kPa.
Taigi, kiek vandens yra ore, kurio temperatūra yra 37 laipsniai Celsijaus (°C), o vandens garų slėgis yra sotus?
Norėdami apskaičiuoti sočiųjų vandens garų masės kiekį (absoliučią drėgmę), galime naudoti Clausius-Clapeyron lygties formulę:
Sočiųjų vandens garų slėgis: esant 37 °C temperatūrai, sočiųjų vandens garų slėgis yra 6,27 kPa.
Temperatūros konvertavimas į kelvinus: T = 37 + 273,15 = 310,15 K
Įterpimas į formulę:
.png)
Apskaičiuojant gautas rezultatas yra apie 44,6 g/m³.
Esant 37 °C temperatūrai, vandens garų kiekis (absoliuti drėgmė) prisotinimo metu yra apie 44,6 g/m³. Tai reiškia, kad kiekviename kubiniame metre oro gali būti 44,6 gramo vandens garų.
180 litrų CO2 inkubatorius talpins tik apie 8 gramus vandens garų.Kai drėkinimo keptuvė ir kultūros indai pripildomi skysčių, santykinė oro drėgmė gali lengvai pasiekti aukštas vertes, net artimas soties drėgmės vertėms.
Kai santykinė oro drėgmė pasiekia 100 %,Vandens garai pradeda kondensuotis. Šiuo metu vandens garų kiekis ore pasiekia maksimalią vertę, kurią jis gali išlaikyti esamoje temperatūroje, t. y. prisotinimą. Tolesnis vandens garų padidėjimas arba temperatūros sumažėjimas sukelia vandens garų kondensaciją į skystą vandenį.
Kondensatas taip pat gali susidaryti, kai santykinė oro drėgmė viršija 95 %,tačiau tai priklauso nuo kitų veiksnių, tokių kaip temperatūra, vandens garų kiekis ore ir paviršiaus temperatūra. Šie įtakos veiksniai yra šie:
1. Temperatūros sumažėjimas:Kai vandens garų kiekis ore yra artimas prisotinimui, bet koks nedidelis temperatūros sumažėjimas ar padidėjimas gali sukelti kondensaciją. Pavyzdžiui, temperatūros svyravimai inkubatoriuje gali sukelti kondensato susidarymą, todėl stabilesnė temperatūra inkubatoriuje slopins kondensato susidarymą.
2. vietinė paviršiaus temperatūra žemiau rasos taško temperatūros:Jei vietinė paviršiaus temperatūra yra žemesnė už rasos taško temperatūrą, vandens garai kondensuosis į vandens lašelius ant šių paviršių, todėl inkubatoriaus temperatūros vienodumas geriau slopins kondensaciją.
3. Padidėjęs vandens garų kiekis:Pavyzdžiui, drėkinimo keptuvė ir kultūros indai su dideliu kiekiu skysčio, o inkubatorius yra geriau sandarus, kai vandens garų kiekis ore inkubatoriaus viduje esant dabartinei temperatūrai viršija maksimalią talpą, net jei temperatūra nesikeičia, susidarys kondensatas.
Todėl CO2 inkubatorius su gera temperatūros kontrole akivaizdžiai slopina kondensato susidarymą, tačiau kai santykinė oro drėgmė viršija 95 % arba net pasiekia prisotinimą, kondensato tikimybė žymiai padidėja.Todėl, augindami ląsteles, be gero CO2 inkubatoriaus pasirinkimo, turėtume stengtis išvengti kondensacijos rizikos, kurią sukelia siekis palaikyti didelę drėgmę.
Įrašo laikas: 2024 m. liepos 23 d.