Waarom ontstaat er condens in mijn CO2-incubator?
Wanneer we gebruikenCO2-incubatorOm cellen te kweken, hebben we, vanwege de verschillen in de hoeveelheid toegevoegde vloeistof en de kweekcyclus, verschillende eisen aan de relatieve luchtvochtigheid in de incubator.
Bij experimenten met 96-wells celkweekplaten met een lange kweekcyclus bestaat, vanwege de kleine hoeveelheid vloeistof die aan een enkel putje wordt toegevoegd, het risico dat de kweekoplossing uitdroogt als deze gedurende een lange periode bij 37 ℃ verdampt.
Een hogere relatieve luchtvochtigheid in de incubator, bijvoorbeeld meer dan 90%, kan de verdamping van vloeistof effectief verminderen. Er is echter een nieuw probleem ontstaan: veel celcultuuronderzoekers hebben ontdekt dat er in de incubator bij hoge luchtvochtigheid gemakkelijk condensvorming optreedt. Als deze condensvorming niet onder controle wordt gehouden, zal deze zich steeds verder ophopen, wat een zeker risico op bacteriële infecties voor de celkweek met zich meebrengt.
Wordt er in de broedmachine condens gevormd omdat de relatieve luchtvochtigheid te hoog is?
Allereerst moeten we het concept van relatieve luchtvochtigheid begrijpen.relatieve luchtvochtigheid (Relatieve Luchtvochtigheid, RH)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 luchtvochtigheid geeft de verhouding weer tussen het waterdampgehalte in de lucht en het maximaal mogelijke gehalte.
Concreet:
* 0% RH:Er is geen waterdamp in de lucht.
* 100% RH:De lucht is verzadigd met waterdamp en kan geen waterdamp meer bevatten, waardoor condensatie zal optreden.
* 50% RH:Dit geeft aan dat de huidige hoeveelheid waterdamp in de lucht de helft is van de hoeveelheid verzadigde waterdamp bij die temperatuur. Als de temperatuur 37 °C is, dan is de verzadigde waterdampdruk ongeveer 6,27 kPa. De waterdampdruk bij 50% relatieve luchtvochtigheid is dus ongeveer 3,135 kPa.
Verzadigde waterdampdrukDit is de druk die wordt gegenereerd door damp in de gasfase wanneer vloeibaar water en de waterdamp zich in een dynamisch evenwicht bevinden bij een bepaalde temperatuur.
Concreet gezegd, wanneer waterdamp en vloeibaar water naast elkaar bestaan in een gesloten systeem (bijvoorbeeld een goed afgesloten Radobio CO2-incubator), zullen watermoleculen in de loop van de tijd blijven overgaan van de vloeibare naar de gasvormige toestand (verdamping), terwijl ook gasvormige watermoleculen zullen blijven overgaan naar de vloeibare toestand (condensatie).
Op een bepaald punt zijn de verdampings- en condensatiesnelheden gelijk, en de dampdruk op dat punt is gelijk aan de verzadigde waterdampdruk. Deze wordt gekenmerkt door
1. Dynamisch evenwicht:Wanneer water en waterdamp in een gesloten systeem naast elkaar bestaan, bereiken verdamping en condensatie een evenwicht. De druk van de waterdamp in het systeem verandert dan niet meer; op dat moment is de druk de verzadigde waterdampdruk.
2. temperatuurafhankelijkheid:De verzadigde waterdampdruk verandert met de temperatuur. Wanneer de temperatuur stijgt, neemt de kinetische energie van watermoleculen toe, waardoor meer watermoleculen naar de gasfase kunnen ontsnappen en de verzadigde waterdampdruk stijgt. Omgekeerd, wanneer de temperatuur daalt, daalt de verzadigde waterdampdruk.
3. Kenmerken:De verzadigde waterdruk is een puur materiaalkarakteristieke parameter en hangt niet af van de hoeveelheid vloeistof, maar alleen van de temperatuur.
Een veelgebruikte formule voor het berekenen van de verzadigde waterdampdruk 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 set constanten is van toepassing op 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 waterdamp bevindt zich er dan in de lucht bij 37 graden Celsius (°C) in een toestand van verzadigde waterdampdruk?
Om het massagehalte van verzadigde waterdamp (absolute luchtvochtigheid) 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
Invullen in de formule:
.png)
Het resultaat dat door berekening is verkregen, is ongeveer 44,6 g/m³.
Bij 37°C bedraagt het waterdampgehalte (absolute luchtvochtigheid) 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 ongeveer 8 gram waterdamp bevatten.Wanneer zowel de bevochtigingspanen als de kweekvaten met vloeistoffen worden gevuld, kan de relatieve luchtvochtigheid gemakkelijk hoge waarden bereiken, zelfs dicht bij de verzadigingswaarde.
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 bevatten, oftewel verzadiging. Verdere toename van waterdamp of daling van de temperatuur zorgt ervoor dat de waterdamp condenseert tot vloeibaar water.
Condensatie kan ook optreden wanneer de relatieve luchtvochtigheid hoger is dan 95%.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 elke kleine temperatuurdaling of toename van de hoeveelheid waterdamp condensatie veroorzaken. Temperatuurschommelingen in de incubator kunnen bijvoorbeeld leiden tot condensvorming; een stabielere temperatuur in de incubator zal daarom een remmend effect hebben op de condensvorming.
2. lokale oppervlaktetemperatuur onder de dauwpuntstemperatuur:Doordat de plaatselijke oppervlaktetemperatuur lager is dan het dauwpunt, condenseert waterdamp op deze oppervlakken tot waterdruppels. De gelijkmatige temperatuur in de incubator draagt daarom bij aan een betere remming van condensatie.
3. Verhoogde waterdamp:Bijvoorbeeld, bij een bevochtigingsbak en kweekcontainers met een grote hoeveelheid vloeistof, en als de incubator goed is afgesloten, zal er condensatie ontstaan wanneer de hoeveelheid waterdamp in de lucht binnenin de incubator de maximale capaciteit bij de huidige temperatuur overschrijdt, zelfs als de temperatuur onveranderd blijft.
Een CO2-incubator met goede temperatuurregeling heeft dus duidelijk een remmend effect op de condensvorming, maar wanneer de relatieve luchtvochtigheid boven de 95% komt of zelfs verzadiging bereikt, neemt de kans op condensvorming aanzienlijk toe.Daarom moeten we bij het kweken van cellen, naast het kiezen van een goede CO2-incubator, proberen het risico op condensatie te vermijden dat ontstaat door het nastreven van een hoge luchtvochtigheid.
Geplaatst op: 23 juli 2024