Er ontstaat condensatie in een CO2-broedstoof. Is de relatieve luchtvochtigheid te hoog?
Wanneer we een CO2-broedmachine gebruiken om cellen te kweken, stellen we verschillende eisen aan de relatieve luchtvochtigheid in de broedmachine. Dit komt door het verschil in de hoeveelheid toegevoegde vloeistof en de kweekcyclus.
Bij experimenten met 96-wells celkweekplaten met een lange kweekcyclus bestaat het risico dat de kweekoplossing uitdroogt als deze gedurende een langere periode bij 37 ℃ verdampt, omdat er maar een kleine hoeveelheid vloeistof in één well wordt toegevoegd.
Een hogere relatieve luchtvochtigheid in de broedmachine, bijvoorbeeld tot meer dan 90%, kan de verdamping van vloeistof effectief verminderen. Er is echter een nieuw probleem ontstaan: veel celcultuur-experimentalisten hebben ontdekt dat er in de broedmachine gemakkelijk condensaat ontstaat bij hoge luchtvochtigheid. Als de condensaatproductie niet onder controle wordt gehouden, zal deze zich steeds meer ophopen en brengt de celcultuur een zeker risico op bacteriële infectie met zich mee.
Komt het dat er condensatie ontstaat in de broedmachine omdat de relatieve luchtvochtigheid te hoog is?
Allereerst moeten we het concept van relatieve vochtigheid begrijpen,relatieve vochtigheid (Relatieve Vochtigheid, RV)is het werkelijke gehalte aan waterdamp in de lucht en het percentage waterdamp bij verzadiging bij dezelfde temperatuur. Uitgedrukt in de formule:
.png)
Het percentage relatieve vochtigheid geeft de verhouding weer van het waterdampgehalte in de lucht tot het maximaal mogelijke gehalte.
Meer specifiek:
* 0% RV:Er zit geen waterdamp in de lucht.
* 100% RV:De lucht is verzadigd met waterdamp en kan niet meer waterdamp vasthouden, waardoor er condensatie zal optreden.
* 50% RV:Geeft aan dat de huidige hoeveelheid waterdamp in de lucht de helft is van de hoeveelheid verzadigde waterdamp bij die temperatuur. Bij een temperatuur van 37 °C is de verzadigde waterdampdruk ongeveer 6,27 kPa. De waterdampdruk bij 50% relatieve vochtigheid is dus ongeveer 3,135 kPa.
Verzadigde waterdampdrukis de druk die door damp in de gasfase wordt gegenereerd wanneer vloeibaar water en de damp ervan bij een bepaalde temperatuur in dynamisch evenwicht zijn.
Wanneer waterdamp en vloeibaar water samen voorkomen in een gesloten systeem (bijvoorbeeld een goed gesloten Radobio CO2-incubator), zullen watermoleculen in de loop van de tijd blijven veranderen van de vloeibare toestand naar de gasvormige toestand (verdamping), terwijl gasvormige watermoleculen ook blijven veranderen naar de vloeibare toestand (condensatie).
Op een bepaald punt zijn de verdampings- en condensatiesnelheden gelijk, en de dampspanning op dat punt is de verzadigde waterdampspanning. Deze wordt gekenmerkt door
1. dynamisch evenwicht:Wanneer water en waterdamp in een gesloten systeem naast elkaar bestaan, vinden er verdamping en condensatie plaats om een evenwicht te bereiken. De druk van de waterdamp in het systeem verandert dan niet meer. Op dat moment is de druk verzadigde waterdampdruk.
2. temperatuurafhankelijkheid:De verzadigde waterdampdruk verandert met de temperatuur. Wanneer de temperatuur stijgt, neemt de kinetische energie van watermoleculen toe. Hierdoor kunnen meer watermoleculen naar de gasfase ontsnappen, waardoor de verzadigde waterdampdruk toeneemt. Omgekeerd, wanneer de temperatuur daalt, neemt de verzadigde waterdampdruk af.
3. Kenmerken:De verzadigde waterdruk is een puur materiële karakteristieke parameter en hangt niet af van de hoeveelheid vloeistof, maar alleen van de temperatuur.
Een veelgebruikte formule om de verzadigde waterdampdruk te berekenen is de Antoine-vergelijking:
Voor water heeft de Antoine-constante verschillende waarden voor verschillende temperatuurbereiken. Een veelgebruikte set constanten is:
* A=8,07131
* B=1730,63
* C=233.426
Deze reeks constanten geldt voor het temperatuurbereik van 1°C tot 100°C.
Met behulp van deze constanten kunnen we berekenen dat de verzadigde waterdruk bij 37°C 6,27 kPa bedraagt.
Hoeveel water zit er in de lucht bij 37 graden Celsius (°C) in een toestand van verzadigde waterdampdruk?
Om het massagehalte van verzadigde waterdamp (absolute vochtigheid) te berekenen, kunnen we de formule van de Clausius-Clapeyron-vergelijking gebruiken:
Verzadigde waterdampdruk: Bij 37°C bedraagt de verzadigde waterdampdruk 6,27 kPa.
De temperatuur omrekenen naar Kelvin: T=37+273,15=310,15 K
Substitutie in de formule:
.png)
de uitkomst van de berekening is ongeveer 44,6 g/m³.
Bij 37 °C bedraagt het waterdampgehalte (absolute vochtigheid) bij verzadiging ongeveer 44,6 g/m³. Dit betekent dat elke kubieke meter lucht 44,6 gram waterdamp kan bevatten.
Een CO2-incubator van 180 liter kan slechts 8 gram waterdamp bevatten.Wanneer de bevochtigingspan en de kweekvaten met vloeistoffen worden gevuld, kan de relatieve luchtvochtigheid gemakkelijk hoge waarden bereiken, zelfs waarden die dicht in de buurt komen van de verzadigingsvochtigheid.
Wanneer de relatieve luchtvochtigheid 100% bereikt,De waterdamp begint te condenseren. Op dit punt bereikt de hoeveelheid waterdamp in de lucht de maximale waarde die deze bij de huidige temperatuur kan vasthouden, namelijk verzadiging. Verdere toename of daling van de waterdamp zorgt ervoor dat de waterdamp condenseert tot vloeibaar water.
Condensatie kan ook optreden wanneer de relatieve vochtigheid 95% overschrijdt,Maar dit hangt af van andere factoren, zoals de temperatuur, de hoeveelheid waterdamp in de lucht en de oppervlaktetemperatuur. Deze beïnvloedende factoren zijn als volgt:
1. Temperatuurdaling:Wanneer de hoeveelheid waterdamp in de lucht bijna verzadigd is, kan een kleine temperatuurdaling of -toename condensatie veroorzaken. Temperatuurschommelingen in de broedmachine kunnen bijvoorbeeld leiden tot condensvorming. Een stabielere broedmachinetemperatuur heeft daarom een remmende werking op de condensvorming.
2. lokale oppervlaktetemperatuur beneden de dauwpunttemperatuur:Als de temperatuur aan het lokale oppervlak lager is dan de dauwpunttemperatuur, zal waterdamp op deze oppervlakken condenseren tot waterdruppels. De temperatuuruniformiteit van de broedmachine zal dan beter presteren bij het remmen van condensatie.
3. Verhoogde waterdamp:bijvoorbeeld een bevochtigingspan en kweekbakken met een grote hoeveelheid vloeistof, en de broedmachine is beter afgesloten. Wanneer de hoeveelheid waterdamp in de lucht in de broedmachine groter wordt dan de maximale capaciteit bij de huidige temperatuur, zal er condensatie ontstaan, zelfs als de temperatuur ongewijzigd blijft.
Een CO2-incubator met een goede temperatuurregeling heeft dus vanzelfsprekend een remmende werking op de vorming van condensaat, maar wanneer de relatieve vochtigheid de 95% overschrijdt of zelfs verzadiging bereikt, zal de kans op condensatie aanzienlijk toenemen,Daarom is het bij het kweken van cellen belangrijk om, naast de keuze van een goede CO2-broedmachine, het risico op condensatie, veroorzaakt door het nastreven van een hoge luchtvochtigheid, te vermijden.
Plaatsingstijd: 23-07-2024