Por que minha incubadora de CO2 está com condensação?
Quando usamosincubadora de CO2Para o cultivo de células, devido à diferença na quantidade de líquido adicionado e no ciclo de cultura, temos diferentes requisitos quanto à umidade relativa na incubadora.
Em experimentos que utilizam placas de cultura celular de 96 poços com um longo ciclo de cultura, devido à pequena quantidade de líquido adicionada a cada poço, existe o risco de a solução de cultura secar se evaporar por um longo período a 37 ℃.
Uma umidade relativa mais alta na incubadora, por exemplo, atingindo mais de 90%, pode reduzir efetivamente a evaporação do líquido. No entanto, surgiu um novo problema: muitos pesquisadores em cultura de células descobriram que a incubadora produz condensado facilmente em condições de alta umidade. Se a produção de condensado não for controlada, ela se acumulará cada vez mais, representando um risco de infecção bacteriana para a cultura de células.
Então, a formação de condensação na incubadora ocorre porque a umidade relativa está muito alta?
Primeiramente, precisamos entender o conceito de umidade relativa.umidade relativa (Umidade Relativa, UR)é o conteúdo real de vapor de água no ar e a porcentagem de conteúdo de vapor de água na saturação à mesma temperatura. Expressa-se pela fórmula:
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A porcentagem de umidade relativa representa a proporção entre o conteúdo de vapor de água no ar e o conteúdo máximo possível.
Especificamente:
* 0% UR:Não há vapor de água no ar.
* 100% UR:O ar está saturado de vapor de água e não consegue reter mais vapor de água, o que causará condensação.
* 50% UR:Indica que a quantidade atual de vapor de água no ar é metade da quantidade de vapor de água saturado naquela temperatura. Se a temperatura for de 37 °C, a pressão de vapor de água saturado será de aproximadamente 6,27 kPa. Portanto, a pressão de vapor de água a 50% de umidade relativa será de aproximadamente 3,135 kPa.
pressão de vapor de água saturadaé a pressão gerada pelo vapor na fase gasosa quando a água líquida e seu vapor estão em equilíbrio dinâmico a uma determinada temperatura.
Especificamente, quando o vapor de água e a água líquida coexistem em um sistema fechado (por exemplo, uma incubadora de CO2 Radobio bem fechada), as moléculas de água continuarão a mudar do estado líquido para o estado gasoso (evaporação) ao longo do tempo, enquanto as moléculas de água gasosa também continuarão a mudar para o estado líquido (condensação).
Em determinado ponto, as taxas de evaporação e condensação se igualam, e a pressão de vapor nesse ponto é a pressão de vapor da água saturada. É caracterizada por
1. equilíbrio dinâmico:Quando a água e o vapor de água coexistem em um sistema fechado, a evaporação e a condensação atingem o equilíbrio, a pressão do vapor de água no sistema não se altera mais, sendo nesse momento a pressão de vapor de água saturado.
2. Dependência da temperatura:A pressão de vapor saturado da água varia com a temperatura. Quando a temperatura aumenta, a energia cinética das moléculas de água aumenta, permitindo que mais moléculas de água escapem para a fase gasosa, elevando assim a pressão de vapor saturado. Por outro lado, quando a temperatura diminui, a pressão de vapor saturado da água diminui.
3. Características:A pressão da água saturada é um parâmetro puramente característico do material, não dependendo da quantidade de líquido, apenas da temperatura.
Uma fórmula comum usada para calcular a pressão de vapor de água saturada é a equação de Antoine:
Para a água, a constante de Antoine apresenta valores diferentes para diferentes faixas de temperatura. Um conjunto comum de constantes inclui:
* A=8,07131
* B=1730,63
* C=233,426
Este conjunto de constantes aplica-se à faixa de temperatura de 1°C a 100°C.
Podemos usar essas constantes para calcular que a pressão da água saturada a 37°C é de 6,27 kPa.
Então, quanta água existe no ar a 37 graus Celsius (°C) em estado de pressão de vapor de água saturada?
Para calcular o conteúdo de massa de vapor de água saturado (umidade absoluta), podemos usar a fórmula da equação de Clausius-Clapeyron:
Pressão de vapor de água saturada: A 37°C, a pressão de vapor de água saturada é de 6,27 kPa.
Convertendo a temperatura para Kelvin: T = 37 + 273,15 = 310,15 K
Substituição na fórmula:
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O resultado obtido pelo cálculo é de aproximadamente 44,6 g/m³.
A 37°C, o teor de vapor de água (umidade absoluta) na saturação é de cerca de 44,6 g/m³. Isso significa que cada metro cúbico de ar pode conter 44,6 gramas de vapor de água.
Uma incubadora de CO2 de 180 litros comporta apenas cerca de 8 gramas de vapor de água.Quando a bandeja de umidificação e os recipientes de cultura são preenchidos com líquidos, a umidade relativa pode facilmente atingir valores elevados, chegando até mesmo perto da umidade de saturação.
Quando a umidade relativa atinge 100%,O vapor de água começa a condensar. Nesse ponto, a quantidade de vapor de água no ar atinge o valor máximo que pode conter na temperatura atual, ou seja, a saturação. Aumentos adicionais na quantidade de vapor de água ou diminuições na temperatura fazem com que o vapor de água se condense em água líquida.
A condensação também pode ocorrer quando a umidade relativa ultrapassa 95%.Mas isso depende de outros fatores, como a temperatura, a quantidade de vapor de água no ar e a temperatura da superfície. Esses fatores de influência são os seguintes:
1. Diminuição da temperatura:Quando a quantidade de vapor de água no ar se aproxima da saturação, qualquer pequena diminuição na temperatura ou aumento na quantidade de vapor de água pode causar condensação. Por exemplo, as flutuações de temperatura na incubadora podem levar à geração de condensado; portanto, uma incubadora com temperatura mais estável terá um efeito inibitório sobre a geração de condensado.
2. temperatura da superfície local abaixo da temperatura do ponto de orvalho:Se a temperatura da superfície local for inferior à temperatura do ponto de orvalho, o vapor de água irá condensar-se em gotículas de água nessas superfícies, de modo que a uniformidade da temperatura na incubadora terá um melhor desempenho na inibição da condensação.
3. Aumento do vapor de água:Por exemplo, em recipientes de umidificação e de cultura com grande quantidade de líquido, e com a incubadora bem vedada, quando a quantidade de vapor de água no ar dentro da incubadora aumenta além de sua capacidade máxima na temperatura atual, mesmo que a temperatura permaneça inalterada, ocorrerá condensação.
Portanto, uma incubadora de CO2 com bom controle de temperatura obviamente tem um efeito inibidor na geração de condensado, mas quando a umidade relativa ultrapassa 95% ou mesmo atinge a saturação, a possibilidade de condensação aumenta significativamente.Portanto, ao cultivarmos células, além de escolhermos uma boa incubadora de CO2, devemos tentar evitar o risco de condensação causado pela busca por alta umidade.
Data da publicação: 23/07/2024