Почему в моем инкубаторе с CO2 образуется конденсат?
Когда мы используеминкубатор CO2Для культивирования клеток, из-за различий в количестве добавляемой жидкости и цикле культивирования, у нас предъявляются разные требования к относительной влажности в инкубаторе.
В экспериментах с использованием 96-луночных планшетов для культивирования клеток с длительным циклом культивирования, из-за небольшого количества жидкости, добавляемой в одну лунку, существует риск высыхания культурального раствора при длительном испарении при температуре 37 ℃.
Повышение относительной влажности в инкубаторе, например, до более чем 90%, может эффективно снизить испарение жидкости. Однако возникла новая проблема: многие экспериментаторы, занимающиеся клеточными культурами, обнаружили, что в условиях высокой влажности в инкубаторе легко образуется конденсат. Если его не контролировать, он будет накапливаться все больше и больше, что создает определенный риск бактериального заражения при культивировании клеток.
Значит, образование конденсата в инкубаторе происходит из-за слишком высокой относительной влажности?
Прежде всего, нам необходимо понять концепцию относительной влажности.относительная влажность (относительная влажность, RH)— это фактическое содержание водяного пара в воздухе и процентное содержание водяного пара в состоянии насыщения при той же температуре. Выражается по формуле:
.png)
Процент относительной влажности представляет собой отношение содержания водяного пара в воздухе к максимально возможному его содержанию.
Конкретно:
* 0% относительной влажности:В воздухе нет водяного пара.
* 100% относительной влажности:Воздух насыщен водяным паром и не может удерживать больше водяного пара, поэтому произойдет конденсация.
* 50% относительной влажности:Это указывает на то, что текущее количество водяного пара в воздухе составляет половину количества насыщенного водяного пара при данной температуре. Если температура составляет 37°C, то давление насыщенного водяного пара составляет около 6,27 кПа. Следовательно, давление водяного пара при относительной влажности 50% составляет около 3,135 кПа.
Давление насыщенного водяного параЭто давление, создаваемое паром в газовой фазе, когда жидкая вода и ее пар находятся в динамическом равноверии при определенной температуре.
В частности, когда водяной пар и жидкая вода сосуществуют в замкнутой системе (например, в плотно закрытом инкубаторе Radobio CO2), молекулы воды будут продолжать переходить из жидкого состояния в газообразное (испарение) с течением времени, в то время как молекулы газообразной воды также будут продолжать переходить в жидкое состояние (конденсация).
В определенный момент времени скорости испарения и конденсации равны, и давление пара в этот момент равно давлению насыщенного водяного пара. Оно характеризуется следующими свойствами:
1. Динамическое равновесие:Когда в замкнутой системе сосуществуют вода и водяной пар, испарение и конденсация достигают равновесия, и давление водяного пара в системе перестает изменяться; в этот момент давление становится давлением насыщенного водяного пара.
2. Зависимость от температуры:Давление насыщенного водяного пара изменяется с температурой. При повышении температуры кинетическая энергия молекул воды возрастает, больше молекул воды может перейти в газовую фазу, поэтому давление насыщенного водяного пара увеличивается. И наоборот, при понижении температуры давление насыщенного водяного пара уменьшается.
3. Характеристики:Давление насыщенной воды — это чисто материальный характеристический параметр, не зависящий от количества жидкости, а только от температуры.
Распространенной формулой для расчета давления насыщенного водяного пара является уравнение Антуана:
Для воды постоянная Антуана имеет разные значения в разных диапазонах температур. Обычно используются следующие константы:
* A=8.07131
* B=1730.63
* C=233.426
Данный набор констант применим к диапазону температур от 1°C до 100°C.
Используя эти константы, мы можем рассчитать, что давление насыщенной воды при 37°C составляет 6,27 кПа.
Итак, сколько воды находится в воздухе при температуре 37 градусов Цельсия (°C) в состоянии насыщенного водяного пара?
Для расчета массовой доли насыщенного водяного пара (абсолютной влажности) можно использовать формулу уравнения Клаузиуса-Клейперона:
Давление насыщенного водяного пара: при 37°C давление насыщенного водяного пара составляет 6,27 кПа.
Перевод температуры в Кельвины: T = 37 + 273,15 = 310,15 K
Подстановка в формулу:
.png)
Результат, полученный в результате расчетов, составляет примерно 44,6 г/м³.
При температуре 37°C содержание водяного пара (абсолютная влажность) в состоянии насыщения составляет около 44,6 г/м³. Это означает, что каждый кубический метр воздуха может содержать 44,6 грамма водяного пара.
В инкубаторе объемом 180 л, работающем на CO2, помещается всего около 8 граммов водяного пара.Когда поддон для увлажнения, а также культуральные сосуды заполнены жидкостями, относительная влажность может легко достигать высоких значений, даже близких к значениям влажности насыщения.
Когда относительная влажность достигает 100%,Водяной пар начинает конденсироваться. В этот момент количество водяного пара в воздухе достигает максимального значения, которое он может содержать при текущей температуре, то есть насыщения. Дальнейшее увеличение количества водяного пара или снижение температуры приводят к конденсации водяного пара в жидкую воду.
Конденсация также может происходить, когда относительная влажность превышает 95%.Однако это зависит от других факторов, таких как температура, количество водяного пара в воздухе и температура поверхности. К числу влияющих факторов относятся следующие:
1. Снижение температуры:Когда содержание водяного пара в воздухе приближается к насыщению, любое небольшое снижение температуры или увеличение количества водяного пара может привести к конденсации. Например, колебания температуры в инкубаторе могут привести к образованию конденсата, поэтому более стабильная температура в инкубаторе будет оказывать сдерживающее воздействие на образование конденсата.
2. Локальная температура поверхности ниже температуры точки росы:Если локальная температура поверхности ниже температуры точки росы, водяной пар будет конденсироваться в капли воды на этих поверхностях, поэтому равномерность температуры в инкубаторе обеспечит лучшее подавление конденсации.
3. Повышенное содержание водяного пара:Например, в случае с увлажнителем и контейнерами для культур с большим количеством жидкости, а также при условии лучшей герметизации инкубатора, когда количество водяного пара в воздухе внутри инкубатора превышает максимально допустимое значение при текущей температуре, даже если температура остается неизменной, будет образовываться конденсат.
Таким образом, инкубатор с CO2 и хорошим контролем температуры, очевидно, оказывает сдерживающее воздействие на образование конденсата, но когда относительная влажность превышает 95% или даже достигает насыщения, вероятность конденсации значительно возрастает.Поэтому при культивировании клеток, помимо выбора подходящего инкубатора с CO2, следует избегать риска образования конденсата, вызванного стремлением к высокой влажности.
Дата публикации: 23 июля 2024 г.