CO2-інкубатор утворює конденсат, чи не занадто висока відносна вологість?
Коли ми використовуємо CO2-інкубатор для культивування клітин, через різницю в кількості доданої рідини та циклі культивування, у нас є різні вимоги до відносної вологості в інкубаторі.
Для експериментів з використанням 96-лункових планшетів для культивування клітин з тривалим циклом культивування, через невелику кількість рідини, що додається в одну лунку, існує ризик того, що культуральний розчин висохне, якщо він випаровуватиметься протягом тривалого періоду часу при температурі 37 ℃.
Вища відносна вологість в інкубаторі, наприклад, понад 90%, може ефективно зменшити випаровування рідини, проте виникла нова проблема: багато експериментаторів з культури клітин виявили, що в інкубаторі легко утворюється конденсат в умовах високої вологості. Якщо неконтрольовано утворювати конденсат, він накопичується все більше і більше, що створює певний ризик бактеріальної інфекції в культурі клітин.
Отже, чи утворення конденсату в інкубаторі відбувається через занадто високу відносну вологість?
Перш за все, нам потрібно зрозуміти поняття відносної вологості,відносна вологість (відносна вологість, RH)– фактичний вміст водяної пари в повітрі та відсоток вмісту водяної пари при насиченні за тієї ж температури. Виражається формулою:
.png)
Відсоток відносної вологості являє собою відношення вмісту водяної пари в повітрі до максимально можливого вмісту.
Зокрема:
* 0% відносної вологості:У повітрі немає водяної пари.
* 100% відносної вологості:Повітря насичене водяною парою і не може утримувати більше водяної пари, що призводить до конденсації.
* 50% відносної вологості:Вказує на те, що поточна кількість водяної пари в повітрі вдвічі менша, ніж кількість насиченої водяної пари за цієї температури. Якщо температура становить 37°C, то тиск насиченої водяної пари становить приблизно 6,27 кПа. Отже, тиск водяної пари за 50% відносної вологості становить приблизно 3,135 кПа.
Тиск насиченої водяної пари- це тиск, що створюється парою в газовій фазі, коли рідка вода та її пара перебувають у динамічній рівновазі за певної температури.
Зокрема, коли водяна пара та рідка вода співіснують у замкнутій системі (наприклад, добре закритому CO2-інкубаторі Radobio), молекули води продовжуватимуть переходити з рідкого стану в газоподібний (випаровування) з часом, тоді як газоподібні молекули води також продовжуватимуть переходити в рідкий стан (конденсація).
У певній точці швидкості випаровування та конденсації рівні, а тиск пари в цій точці є тиском насиченої водяної пари. Він характеризується
1. динамічна рівновага:Коли вода та водяна пара співіснують у замкнутій системі, випаровування та конденсація досягають рівноваги, тиск водяної пари в системі більше не змінюється, у цей час тиск дорівнює тиску насиченої водяної пари.
2. температурна залежність:Тиск насиченої водяної пари змінюється з температурою. Коли температура підвищується, кінетична енергія молекул води збільшується, більше молекул води можуть перейти в газову фазу, тому тиск насиченої водяної пари зростає. І навпаки, коли температура знижується, тиск насиченої водяної пари зменшується.
3. Характеристики:Тиск насиченої води є чисто матеріальним параметром, який не залежить від кількості рідини, а лише від температури.
Поширеною формулою, яка використовується для розрахунку тиску насиченої водяної пари, є рівняння Антуана:
Для води константа Антуана має різні значення для різних діапазонів температур. Загальний набір констант:
* A=8,07131
* B=1730,63
* C=233,426
Цей набір констант застосовується до діапазону температур від 1°C до 100°C.
Ми можемо використовувати ці константи, щоб обчислити, що тиск насиченої води при 37°C становить 6,27 кПа.
Отже, скільки води міститься в повітрі при температурі 37 градусів Цельсія (°C) у стані насиченого тиску водяної пари?
Для розрахунку масового вмісту насиченої водяної пари (абсолютної вологості) можна скористатися формулою рівняння Клаузіуса-Клапейрона:
Тиск насиченої водяної пари: При 37°C тиск насиченої водяної пари становить 6,27 кПа.
Перетворення температури в Кельвіна: T=37+273,15=310,15 K
Підстановка у формулу:
.png)
Результат, отриманий розрахунком, становить близько 44,6 г/м³.
При температурі 37°C вміст водяної пари (абсолютна вологість) при насиченні становить близько 44,6 г/м³. Це означає, що кожен кубічний метр повітря може утримувати 44,6 грама водяної пари.
Інкубатор CO2 об'ємом 180 літрів вміщує лише близько 8 грамів водяної пари.Коли зволожувальна лоток, а також посудини для культивування заповнені рідинами, відносна вологість може легко досягти високих значень, навіть близьких до значень вологості насичення.
Коли відносна вологість досягає 100%,водяна пара починає конденсуватися. У цей момент кількість водяної пари в повітрі досягає максимального значення, яке воно може утримувати за поточної температури, тобто насичення. Подальше збільшення вмісту водяної пари або зниження температури призводить до конденсації водяної пари у рідкий стан.
Конденсація також може виникати, коли відносна вологість перевищує 95%,але це залежить від інших факторів, таких як температура, кількість водяної пари в повітрі та температура поверхні. Ці фактори впливу такі:
1. Зниження температури:Коли кількість водяної пари в повітрі близька до насичення, будь-яке незначне зниження температури або збільшення кількості водяної пари може спричинити утворення конденсату. Наприклад, коливання температури в інкубаторі можуть призвести до утворення конденсату, тому стабільніша температура в інкубаторі матиме гальмівний вплив на утворення конденсату.
2. локальна температура поверхні нижче температури точки роси:Якщо температура локальної поверхні нижча за температуру точки роси, водяна пара конденсуватиметься у краплі води на цих поверхнях, тому рівномірність температури інкубатора матиме кращу ефективність у запобіганні конденсації.
3. Збільшення водяної пари:Наприклад, піддон для зволоження та контейнери для культивування з великою кількістю рідини, а інкубатор краще герметичний, коли кількість водяної пари в повітрі всередині інкубатора перевищує його максимальну місткість за поточної температури, навіть якщо температура залишається незмінною, утворюватиметься конденсат.
Отже, CO2-інкубатор з хорошим контролем температури, очевидно, має гальмівний вплив на утворення конденсату, але коли відносна вологість перевищує 95% або навіть досягає насичення, ймовірність утворення конденсату значно зростає.тому, коли ми культивуємо клітини, окрім вибору хорошого CO2-інкубатора, нам слід намагатися уникати ризику конденсації, спричиненого прагненням до високої вологості.
Час публікації: 23 липня 2024 р.