என் CO2 இன்குபேட்டரில் ஏன் நீராவி சுருக்கம் ஏற்படுகிறது?
நாம் பயன்படுத்தும் போதுCO2 இன்குபேட்டர்செல்களை வளர்ப்பதற்கு, சேர்க்கப்படும் திரவத்தின் அளவு மற்றும் வளர்ப்புச் சுழற்சியில் உள்ள வேறுபாட்டின் காரணமாக, இன்குபேட்டரில் உள்ள ஒப்பு ஈரப்பதத்திற்கு வெவ்வேறு தேவைகள் உள்ளன.
நீண்ட வளர்ப்புச் சுழற்சியைக் கொண்ட 96-குழி செல் வளர்ப்புத் தட்டுகளைப் பயன்படுத்தும் சோதனைகளில், ஒவ்வொரு குழியிலும் சேர்க்கப்படும் திரவத்தின் அளவு குறைவாக இருப்பதால், 37 ℃ வெப்பநிலையில் நீண்ட நேரம் ஆவியானால் வளர்ப்புக் கரைசல் வறண்டு போகும் அபாயம் உள்ளது.
இன்குபேட்டரில் உள்ள ஒப்பு ஈரப்பதத்தை, உதாரணமாக 90%-க்கும் அதிகமாக வைத்திருப்பது, திரவம் ஆவியாவதை திறம்படக் குறைக்கும். இருப்பினும், ஒரு புதிய சிக்கல் எழுந்துள்ளது. அதிக ஈரப்பதம் உள்ள சூழ்நிலைகளில் இன்குபேட்டரில் எளிதில் நீர்த்துளிகள் உருவாவதை பல செல் வளர்ப்பு சோதனையாளர்கள் கண்டறிந்துள்ளனர். இந்த நீர்த்துளிகளின் உருவாக்கம் கட்டுப்படுத்தப்படாவிட்டால், அது மேலும் மேலும் அதிகரித்து, செல் வளர்ப்பிற்கு பாக்டீரியா தொற்று ஏற்படும் ஒரு குறிப்பிட்ட அபாயத்தை ஏற்படுத்துகிறது.
அப்படியானால், இன்குபேட்டரில் ஈரப்பதம் அதிகமாக இருப்பதால் நீர்த்துளிகள் உருவாகின்றனவா?
முதலில், சார்பு ஈரப்பதம் என்ற கருத்தை நாம் புரிந்துகொள்ள வேண்டும்.சார்பு ஈரப்பதம் (Relative Humidity, RH)என்பது காற்றில் உள்ள நீராவியின் உண்மையான அளவு மற்றும் அதே வெப்பநிலையில் தெவிட்டிய நிலையில் உள்ள நீராவி அளவின் சதவீதம் ஆகும். இது பின்வரும் சூத்திரத்தில் வெளிப்படுத்தப்படுகிறது:
.png)
ஒப்பு ஈரப்பதத்தின் சதவீதம் என்பது, காற்றில் உள்ள நீராவி அளவுக்கும், இருக்கக்கூடிய அதிகபட்ச அளவுக்கும் இடையிலான விகிதத்தைக் குறிக்கிறது.
குறிப்பாக:
* 0% ஈரப்பதம்:காற்றில் நீராவி இல்லை.
* 100% ஈரப்பதம்:காற்றில் நீராவி நிறைந்துள்ளதால், மேலும் நீராவியைத் தக்கவைத்துக் கொள்ள முடியாது, அதனால் ஒடுக்கம் ஏற்படும்.
* 50% ஈரப்பதம்:காற்றில் தற்போதுள்ள நீராவி அளவு, அந்த வெப்பநிலையில் உள்ள தெவிட்டிய நீராவி அளவில் பாதியாக இருப்பதைக் குறிக்கிறது. வெப்பநிலை 37°C ஆக இருந்தால், தெவிட்டிய நீராவி அழுத்தம் சுமார் 6.27 kPa ஆகும். எனவே, 50% ஒப்பு ஈரப்பதத்தில் நீராவி அழுத்தம் சுமார் 3.135 kPa ஆகும்.
தெவிட்டிய நீராவி அழுத்தம்ஒரு குறிப்பிட்ட வெப்பநிலையில், திரவ நீரும் அதன் நீராவியும் இயக்கச் சமநிலையில் இருக்கும்போது, வாயு நிலையில் உள்ள நீராவியால் உருவாக்கப்படும் அழுத்தமே அழுத்தம் ஆகும்.
குறிப்பாக, நீராவி மற்றும் திரவ நீர் ஒரு மூடிய அமைப்பில் (எ.கா., நன்கு மூடப்பட்ட ரேடோபயோ CO2 இன்குபேட்டர்) ஒன்றாக இருக்கும்போது, காலப்போக்கில் நீர் மூலக்கூறுகள் திரவ நிலையிலிருந்து வாயு நிலைக்குத் தொடர்ந்து மாறும் (ஆவியாதல்), அதே நேரத்தில் வாயு நிலையில் உள்ள நீர் மூலக்கூறுகளும் திரவ நிலைக்குத் தொடர்ந்து மாறும் (ஒடுக்கம்).
ஒரு குறிப்பிட்ட புள்ளியில், ஆவியாதல் மற்றும் ஒடுக்கத்தின் விகிதங்கள் சமமாக இருக்கும், மேலும் அந்தப் புள்ளியில் உள்ள நீராவி அழுத்தம், தெவிட்டிய நீரின் நீராவி அழுத்தமாகும். இது பின்வருமாறு வகைப்படுத்தப்படுகிறது:
1. இயக்கச் சமநிலை:ஒரு மூடிய அமைப்பில் நீரும் நீராவியும் ஒருங்கே இருக்கும்போது, ஆவியாதல் மற்றும் ஒடுக்கம் சமநிலையை அடைகின்றன. அப்போது, அந்த அமைப்பில் உள்ள நீராவியின் அழுத்தம் மேலும் மாறுவதில்லை; இந்த நிலையில், அந்த அழுத்தமே தெவிட்டிய நீராவி அழுத்தம் ஆகும்.
2. வெப்பநிலைச் சார்பு:தெவிட்டிய நீரின் ஆவி அழுத்தம் வெப்பநிலையைப் பொறுத்து மாறுகிறது. வெப்பநிலை அதிகரிக்கும்போது, நீர் மூலக்கூறுகளின் இயக்க ஆற்றல் அதிகரித்து, அதிக நீர் மூலக்கூறுகள் வாயு நிலைக்கு வெளியேறுவதால், தெவிட்டிய நீரின் ஆவி அழுத்தம் அதிகரிக்கிறது. இதற்கு நேர்மாறாக, வெப்பநிலை குறையும்போது, தெவிட்டிய நீரின் ஆவி அழுத்தம் குறைகிறது.
3. பண்புகள்:தெவிட்டிய நீரின் அழுத்தம் என்பது முற்றிலும் ஒரு பொருள் சார்ந்த பண்புருவாகும்; அது திரவத்தின் அளவைச் சார்ந்தது அல்ல, வெப்பநிலையை மட்டுமே சார்ந்தது.
தெவிட்டிய நீராவி அழுத்தத்தைக் கணக்கிடப் பயன்படுத்தப்படும் ஒரு பொதுவான சூத்திரம் அன்டோயின் சமன்பாடு ஆகும்:
நீரைப் பொறுத்தவரை, ஆன்டாயின் மாறிலியானது வெவ்வேறு வெப்பநிலை வரம்புகளுக்கு வெவ்வேறு மதிப்புகளைக் கொண்டுள்ளது. பொதுவான மாறிலிகளின் தொகுப்பு பின்வருமாறு:
* A=8.07131
* B=1730.63
* C=233.426
இந்த மாறிலிகளின் தொகுப்பு 1°C முதல் 100°C வரையிலான வெப்பநிலை வரம்பிற்குப் பொருந்தும்.
இந்த மாறிலிகளைப் பயன்படுத்தி, 37°C வெப்பநிலையில் தெவிட்டிய நீரின் அழுத்தம் 6.27 kPa என்பதைக் கணக்கிடலாம்.
அப்படியானால், 37 டிகிரி செல்சியஸ் (°C) வெப்பநிலையில், தெவிட்டிய நீராவி அழுத்த நிலையில் காற்றில் எவ்வளவு நீர் உள்ளது?
தெவிட்டிய நீராவியின் நிறை உள்ளடக்கத்தை (முழுமையான ஈரப்பதம்) கணக்கிட, நாம் கிளாசியஸ்-கிளாபிரான் சமன்பாட்டு சூத்திரத்தைப் பயன்படுத்தலாம்:
தெவிட்டிய நீராவி அழுத்தம்: 37°C வெப்பநிலையில், தெவிட்டிய நீராவி அழுத்தம் 6.27 kPa ஆகும்.
வெப்பநிலையை கெல்வின் ஆக மாற்றுதல்: T=37+273.15=310.15 K
சூத்திரத்தில் பிரதியிடல்:
.png)
கணக்கீட்டின் மூலம் பெறப்பட்ட முடிவு சுமார் 44.6 கி/மீ³ ஆகும்.
37°C வெப்பநிலையில், தெவிட்டிய நிலையில் உள்ள நீராவி உள்ளடக்கம் (முழுமையான ஈரப்பதம்) ஒரு கன மீட்டருக்கு சுமார் 44.6 கிராம் ஆகும். இதன் பொருள், ஒவ்வொரு கன மீட்டர் காற்றும் 44.6 கிராம் நீராவியைத் தன்னகத்தே கொண்டிருக்க முடியும் என்பதாகும்.
ஒரு 180 லிட்டர் CO2 இன்குபேட்டரில் சுமார் 8 கிராம் நீராவி மட்டுமே கொள்ளும்.ஈரப்பதமூட்டும் தட்டு மற்றும் வளர்ப்புக் கலன்களில் திரவங்கள் நிரப்பப்படும்போது, ஒப்பு ஈரப்பதம் எளிதில் உயர் மதிப்புகளை அடைந்து, தெவிட்டிய ஈரப்பத மதிப்புகளுக்கு மிக நெருக்கமாகவும் செல்லக்கூடும்.
சாரீர ஈரப்பதம் 100% ஐ எட்டும்போது,நீராவி ஒடுங்கத் தொடங்குகிறது. இந்த நிலையில், காற்றில் உள்ள நீராவியின் அளவு, தற்போதைய வெப்பநிலையில் அது தாங்கக்கூடிய அதிகபட்ச மதிப்பை, அதாவது தெவிட்டிய நிலையை அடைகிறது. நீராவியின் அளவு மேலும் அதிகரிப்பதாலோ அல்லது வெப்பநிலை குறைவதாலோ, அந்த நீராவி திரவ நீராக ஒடுங்குகிறது.
சாரீர ஈரப்பதம் 95%-ஐத் தாண்டும்போதும் நீர்த்துளி உருவாதல் ஏற்படலாம்.ஆனால் இது வெப்பநிலை, காற்றில் உள்ள நீராவி அளவு மற்றும் மேற்பரப்பு வெப்பநிலை போன்ற பிற காரணிகளைச் சார்ந்துள்ளது. இந்தத் தாக்கத்தை ஏற்படுத்தும் காரணிகள் பின்வருமாறு:
1. வெப்பநிலை குறைதல்:காற்றில் உள்ள நீராவி கிட்டத்தட்ட நிறைவு நிலையில் இருக்கும்போது, வெப்பநிலையில் ஏற்படும் எந்தவொரு சிறிய குறைவும் அல்லது நீராவியின் அளவில் ஏற்படும் அதிகரிப்பும் ஒடுக்கம் ஏற்படக் காரணமாகலாம். உதாரணமாக, வெப்பக்காப்புக் கலனில் (இன்குபேட்டரில்) ஏற்படும் வெப்பநிலை ஏற்ற இறக்கங்கள் ஒடுக்கம் உருவாவதற்கு வழிவகுக்கலாம், எனவே, வெப்பநிலை மிகவும் நிலையானதாக உள்ள வெப்பக்காப்புக் கலன், ஒடுக்கம் உருவாவதைத் தடுக்கும் விளைவைக் கொண்டிருக்கும்.
2. பனிப்புள்ளி வெப்பநிலைக்குக் கீழே உள்ள உள்ளூர் மேற்பரப்பு வெப்பநிலை:உள்ளூர் மேற்பரப்பு வெப்பநிலை பனிப்புள்ளி வெப்பநிலையை விடக் குறைவாக இருப்பதால், இந்த மேற்பரப்புகளில் நீராவி நீர்த்துளிகளாக ஒடுங்கும். எனவே, வெப்பக்காப்புக் கலனின் வெப்பநிலைச் சீரானது, நீர் ஒடுங்குவதைத் தடுப்பதில் சிறந்த செயல்திறனைக் கொண்டிருக்கும்.
3. அதிகரித்த நீராவி:உதாரணமாக, அதிக அளவு திரவத்தைக் கொண்ட ஈரப்பதமூட்டும் தட்டு மற்றும் வளர்ப்புக் கொள்கலன்களில், இன்குபேட்டர் நன்கு மூடப்பட்டிருந்தால், தற்போதைய வெப்பநிலையில் இன்குபேட்டரின் உள்ளே உள்ள காற்றில் நீராவி அளவு அதன் அதிகபட்ச கொள்ளளவைத் தாண்டி அதிகரிக்கும்போது, வெப்பநிலை மாறாமல் இருந்தாலும், ஒடுக்கம் உருவாகும்.
எனவே, நல்ல வெப்பநிலை கட்டுப்பாட்டைக் கொண்ட ஒரு CO2 இன்குபேட்டர், ஒடுக்கம் உருவாவதை வெளிப்படையாகத் தடுக்கும் விளைவைக் கொண்டுள்ளது, ஆனால் ஒப்பு ஈரப்பதம் 95% ஐத் தாண்டும்போது அல்லது செறிவூட்டல் நிலையை அடையும்போது, ஒடுக்கம் ஏற்படுவதற்கான சாத்தியம் கணிசமாக அதிகரிக்கும்.எனவே, நாம் செல்களை வளர்க்கும்போது, ஒரு நல்ல CO2 இன்குபேட்டரைத் தேர்ந்தெடுப்பதுடன், அதிக ஈரப்பதத்தை அடைவதற்காக முயற்சிப்பதால் ஏற்படும் நீர்த்துளி ஒடுக்க அபாயத்தையும் தவிர்க்க முயல வேண்டும்.
பதிவிட்ட நேரம்: ஜூலை-23-2024