CO2 inkübatörümde neden yoğuşma var?
Hücreleri CO2 inkübatöründe kültüre aldığımızda, eklenen sıvı miktarı ve kültür döngüsündeki farklılık nedeniyle inkübatördeki bağıl nem gereksinimlerimiz de farklıdır.
Uzun kültür döngüsüne sahip 96 kuyulu hücre kültürü plakaları kullanılarak yapılan deneylerde, tek bir kuyuya eklenen sıvı miktarının az olması nedeniyle, kültür solüsyonunun 37 ℃'de uzun süre buharlaşması durumunda kültür solüsyonunun kuruma riski vardır.
Örneğin, inkübatördeki bağıl nemin %90'ın üzerine çıkması, sıvının buharlaşmasını etkili bir şekilde azaltabilir, ancak yeni bir sorun ortaya çıkmıştır; birçok hücre kültürü deneycisi, inkübatörün yüksek nem koşullarında kondensat üretmesinin kolay olduğunu, kondensat üretiminin kontrol edilmezse, giderek daha fazla birikeceğini ve hücre kültürüne belirli bir bakteriyel enfeksiyon riski getirdiğini bulmuştur.
Peki kuluçka makinesinde yoğuşma oluşmasının sebebi bağıl nemin çok yüksek olması mıdır?
Öncelikle bağıl nem kavramını anlamamız gerekiyor.bağıl nem (Bağıl Nem, RH)havadaki gerçek su buharı içeriği ve aynı sıcaklıktaki doymuş su buharı içeriğinin yüzdesidir. Formülle ifade edilir:
.png)
Bağıl nem yüzdesi, havadaki su buharı içeriğinin, mümkün olan en yüksek içeriğe oranını ifade eder.
Özellikle:
* %0 RH:Havada su buharı yoktur.
* %100 RH:Hava su buharıyla doymuştur ve daha fazla su buharını tutamaz ve yoğuşma meydana gelir.
* %50 RH:Havadaki mevcut su buharı miktarının, o sıcaklıktaki doymuş su buharı miktarının yarısı kadar olduğunu gösterir. Sıcaklık 37°C ise, doymuş su buharı basıncı yaklaşık 6,27 kPa'dır. Dolayısıyla, %50 bağıl nemdeki su buharı basıncı yaklaşık 3,135 kPa'dır.
Doymuş su buharı basıncıSıvı su ve buharı belirli bir sıcaklıkta dinamik dengede olduğunda gaz fazındaki buharın oluşturduğu basınçtır.
Özellikle, su buharı ve sıvı su kapalı bir sistemde (örneğin, iyi kapalı bir Radobio CO2 inkübatörü) bir arada bulunduğunda, su molekülleri zamanla sıvı halden gaz haline (buharlaşma) geçmeye devam ederken, gaz halindeki su molekülleri de sıvı hale (yoğunlaşma) geçmeye devam edecektir.
Belirli bir noktada buharlaşma ve yoğunlaşma hızları eşitlenir ve o noktadaki buhar basıncı doymuş su buharı basıncına eşittir. Bu durum şu şekilde karakterize edilir:
1. dinamik denge:Kapalı bir sistemde su ve su buharı bir arada bulunduğunda, dengeye ulaşmak için buharlaşma ve yoğuşma gerçekleşir, sistemdeki su buharının basıncı artık değişmez, bu esnada basınç doymuş su buharı basıncıdır.
2. sıcaklık bağımlılığı:Doymuş su buharı basıncı sıcaklıkla değişir. Sıcaklık arttığında, su moleküllerinin kinetik enerjisi artar ve daha fazla su molekülü gaz fazına geçebilir, bu nedenle doymuş su buharı basıncı artar. Tersine, sıcaklık azaldığında doymuş su buharı basıncı azalır.
3. Özellikler:Doymuş su basıncı tamamen maddi bir karakteristik parametredir, sıvı miktarına değil, sadece sıcaklığa bağlıdır.
Doymuş su buharı basıncını hesaplamak için kullanılan yaygın bir formül Antoine denklemidir:
Su için Antoine sabiti, farklı sıcaklık aralıklarında farklı değerlere sahiptir. Yaygın sabit kümeleri şunlardır:
* A=8.07131
* B=1730.63
* C=233.426
Bu sabitler kümesi 1°C ile 100°C arasındaki sıcaklık aralığına uygulanır.
Bu sabitleri kullanarak 37°C'deki doymuş su basıncının 6,27 kPa olduğunu hesaplayabiliriz.
Peki, doymuş su buharı basıncında 37 santigrat derece (°C) havada ne kadar su bulunur?
Doymuş su buharının kütle içeriğini (mutlak nem) hesaplamak için Clausius-Clapeyron denklemi formülünü kullanabiliriz:
Doymuş su buharı basıncı: 37°C'de doymuş su buharı basıncı 6,27 kPa'dır.
Sıcaklığı Kelvin'e dönüştürelim: T=37+273.15=310.15 K
Formüle ikame:
.png)
Hesaplama sonucu elde edilen değer yaklaşık 44,6 g/m³'tür.
37°C'de, doygunluktaki su buharı içeriği (mutlak nem) yaklaşık 44,6 g/m³'tür. Bu, her metreküp havanın 44,6 gram su buharı tutabileceği anlamına gelir.
180L CO2'li bir inkübatör yalnızca yaklaşık 8 gram su buharı tutabilir.Nemlendirme kabı ve kültür kapları sıvılarla doldurulduğunda, bağıl nem kolaylıkla yüksek değerlere, hatta doyma nem değerlerine yakın değerlere ulaşabilir.
Bağıl nem %100'e ulaştığında,Su buharı yoğunlaşmaya başlar. Bu noktada, havadaki su buharı miktarı mevcut sıcaklıkta tutabileceği maksimum değere, yani doygunluğa ulaşır. Su buharındaki artış veya sıcaklık düşüşü, su buharının sıvı suya yoğunlaşmasına neden olur.
Bağıl nem %95'i aştığında da yoğuşma meydana gelebilir.Ancak bu, sıcaklık, havadaki su buharı miktarı ve yüzey sıcaklığı gibi diğer faktörlere de bağlıdır. Bu faktörler şunlardır:
1. Sıcaklık düşüşü:Havadaki su buharı miktarı doygunluğa yakın olduğunda, sıcaklıktaki herhangi bir küçük düşüş veya su buharı miktarındaki herhangi bir artış yoğuşma oluşumuna neden olabilir. Örneğin, inkübatördeki sıcaklık dalgalanmaları yoğuşma oluşumuna yol açabilir, bu nedenle inkübatör sıcaklığı ne kadar sabit olursa, yoğuşma oluşumu üzerinde engelleyici bir etkisi olur.
2. Çiğ noktası sıcaklığının altındaki yerel yüzey sıcaklığı:Yerel yüzey sıcaklığı çiğ noktası sıcaklığından düşük olduğunda, su buharı bu yüzeylerde su damlacıkları halinde yoğunlaşacaktır, dolayısıyla inkübatörün sıcaklık homojenliği yoğunlaşmanın engellenmesinde daha iyi bir performansa sahip olacaktır.
3. Artan su buharı:Örneğin, nemlendirme tavası ve kültür kapları büyük miktarda sıvı ile doluysa ve inkübatör daha iyi kapatılmışsa, inkübatör içindeki havadaki su buharı miktarı mevcut sıcaklıkta maksimum kapasitesinin üzerine çıktığında, sıcaklık değişmese bile yoğuşma meydana gelecektir.
Bu nedenle, iyi sıcaklık kontrolüne sahip bir CO2 inkübatörünün yoğuşma oluşumu üzerinde engelleyici bir etkisi olduğu açıktır, ancak bağıl nem %95'i aştığında veya hatta doygunluğa ulaştığında yoğuşma olasılığı önemli ölçüde artacaktır.Bu nedenle hücre kültürleri yaparken iyi bir CO2 inkübatörü seçmenin yanı sıra, yüksek nem arayışının getireceği yoğuşma riskinden de kaçınmaya çalışmalıyız.
Gönderi zamanı: 23 Temmuz 2024