Un incubator cu CO2 produce condens, este umiditatea relativă prea mare?
Când folosim un incubator cu CO2 pentru a cultiva celule, din cauza diferenței dintre cantitatea de lichid adăugată și ciclul de cultură, avem cerințe diferite pentru umiditatea relativă din incubator.
Pentru experimentele care utilizează plăci de cultură celulară cu 96 de godeuri cu un ciclu de cultură lung, din cauza cantității mici de lichid adăugate într-un singur godeu, există riscul ca soluția de cultură să se usuce dacă se evaporă pentru o perioadă lungă de timp la 37 ℃.
O umiditate relativă mai mare în incubator, de exemplu, care atinge peste 90%, poate reduce eficient evaporarea lichidului. Cu toate acestea, a apărut o nouă problemă: mulți experimentatori în culturi celulare au descoperit că incubatorul produce ușor condens în condiții de umiditate ridicată. Dacă producția de condens nu este controlată, se va acumula din ce în ce mai mult, ceea ce duce la un anumit risc de infecție bacteriană în cultura celulară.
Deci, generarea de condens în incubator se datorează faptului că umiditatea relativă este prea mare?
În primul rând, trebuie să înțelegem conceptul de umiditate relativă,umiditate relativă (umiditate relativă, RH)este conținutul real de vapori de apă din aer și procentul de conținut de vapori de apă la saturație la aceeași temperatură. Exprimat prin formula:
.png)
procentul de umiditate relativă reprezintă raportul dintre conținutul de vapori de apă din aer și conținutul maxim posibil.
Mai exact:
* 0% RH:Nu există vapori de apă în aer.
* 100% umiditate relativă:Aerul este saturat cu vapori de apă și nu poate reține mai mulți vapori de apă, ceea ce va produce condens.
* 50% umiditate relativă:Indică faptul că, în prezent, cantitatea de vapori de apă din aer este jumătate din cantitatea de vapori de apă saturați la temperatura respectivă. Dacă temperatura este de 37°C, atunci presiunea vaporilor de apă saturați este de aproximativ 6,27 kPa. Prin urmare, presiunea vaporilor de apă la o umiditate relativă de 50% este de aproximativ 3,135 kPa.
Presiunea vaporilor de apă saturatăeste presiunea generată de vaporii în fază gazoasă atunci când apa lichidă și vaporii acesteia sunt în echilibru dinamic la o anumită temperatură.
Mai exact, atunci când vaporii de apă și apa lichidă coexistă într-un sistem închis (de exemplu, un incubator Radobio CO2 bine închis), moleculele de apă vor continua să treacă de la starea lichidă la starea gazoasă (evaporare) în timp, în timp ce, de asemenea, moleculele de apă gazoasă vor continua să treacă la starea lichidă (condensare).
La un anumit punct, ratele de evaporare și condensare sunt egale, iar presiunea de vapori în acel punct este presiunea de vapori saturați a apei. Aceasta se caracterizează prin
1. echilibru dinamic:Când apa și vaporii de apă coexistă într-un sistem închis, evaporarea și condensarea ajung la echilibru, presiunea vaporilor de apă din sistem nu se mai modifică, în acest moment presiunea fiind presiunea vaporilor de apă saturați.
2. dependența de temperatură:Presiunea vaporilor saturați ai apei se modifică odată cu temperatura. Când temperatura crește, energia cinetică a moleculelor de apă crește, mai multe molecule de apă pot scăpa în faza gazoasă, astfel încât presiunea vaporilor saturați ai apei crește. Invers, când temperatura scade, presiunea vaporilor saturați ai apei scade.
3. Caracteristici:Presiunea apei saturate este un parametru caracteristic pur material, nu depinde de cantitatea de lichid, ci doar de temperatură.
O formulă obișnuită utilizată pentru calcularea presiunii vaporilor de apă saturați este ecuația Antoine:
Pentru apă, constanta Antoine are valori diferite pentru diferite intervale de temperatură. Un set comun de constante este:
* A=8,07131
* B=1730,63
* C=233,426
Acest set de constante se aplică intervalului de temperatură de la 1°C la 100°C.
Putem folosi aceste constante pentru a calcula că presiunea apei saturate la 37°C este de 6,27 kPa.
Deci, câtă apă este în aer la 37 de grade Celsius (°C) într-o stare de presiune saturată a vaporilor de apă?
Pentru a calcula conținutul masic de vapori saturați de apă (umiditatea absolută), putem folosi formula ecuației Clausius-Clapeyron:
Presiunea vaporilor saturați ai apei: La 37°C, presiunea vaporilor saturați ai apei este de 6,27 kPa.
Conversia temperaturii în Kelvin: T=37+273,15=310,15 K
Înlocuire în formulă:
.png)
Rezultatul obținut prin calcul este de aproximativ 44,6 g/m³.
La 37°C, conținutul de vapori de apă (umiditatea absolută) la saturație este de aproximativ 44,6 g/m³. Aceasta înseamnă că fiecare metru cub de aer poate conține 44,6 grame de vapori de apă.
Un incubator cu CO2 de 180 litri va conține doar aproximativ 8 grame de vapori de apă.Când recipientul de umidificare, precum și vasele de cultură, sunt umplute cu lichide, umiditatea relativă poate atinge cu ușurință valori ridicate, chiar apropiate de valorile umidității de saturație.
Când umiditatea relativă atinge 100%,Vaporii de apă încep să se condenseze. În acest moment, cantitatea de vapori de apă din aer atinge valoarea maximă pe care o poate menține la temperatura curentă, adică saturația. Creșterile ulterioare ale vaporilor de apă sau scăderile de temperatură determină condensarea vaporilor de apă în apă lichidă.
Condensul poate apărea și atunci când umiditatea relativă depășește 95%,dar acest lucru depinde de alți factori, cum ar fi temperatura, cantitatea de vapori de apă din aer și temperatura suprafeței. Acești factori de influență sunt următorii:
1. Scăderea temperaturii:Când cantitatea de vapori de apă din aer este aproape de saturație, orice mică scădere a temperaturii sau creștere a cantității de vapori de apă poate provoca apariția condensului. De exemplu, fluctuațiile de temperatură din incubator pot duce la generarea de condens, astfel încât o temperatură mai stabilă în incubator va avea un efect inhibitor asupra generării de condens.
2. temperatura locală a suprafeței sub temperatura punctului de rouă:Dacă temperatura locală a suprafeței este mai mică decât temperatura punctului de rouă, vaporii de apă se vor condensa în picături de apă pe aceste suprafețe, astfel încât uniformitatea temperaturii incubatorului va avea o performanță mai bună în inhibarea condensului.
3. Creșterea vaporilor de apă:De exemplu, tava de umidificare și recipientele de cultură cu o cantitate mare de lichid, iar incubatorul este mai bine etanș, atunci când cantitatea de vapori de apă din aerul din interiorul incubatorului a crescut dincolo de capacitatea sa maximă la temperatura curentă, chiar dacă temperatura rămâne neschimbată, se va genera condens.
Prin urmare, un incubator cu CO2 cu un control bun al temperaturii are evident un efect inhibitor asupra generării de condens, dar când umiditatea relativă depășește 95% sau chiar atinge saturația, posibilitatea formării condensului va crește semnificativ.Prin urmare, atunci când cultivăm celule, pe lângă alegerea unui incubator cu CO2 bun, ar trebui să încercăm să evităm riscul de condens cauzat de urmărirea unei umidități ridicate.
Data publicării: 23 iulie 2024