中文
حاضنة CO2 تنتج التكثيف ، هل الرطوبة النسبية عالية جدا؟
عندما نستخدم حاضنة ثاني أكسيد الكربون لزراعة الخلايا ، بسبب الفرق في كمية السائل المضافة ودورة الثقافة ، لدينا متطلبات مختلفة للرطوبة النسبية في الحاضنة.
بالنسبة للتجارب التي تستخدم لوحات ثقافة الخلايا 96 بئرًا مع دورة ثقافة طويلة ، نظرًا لكمية السائل الصغيرة المضافة إلى بئر واحد ، هناك خطر من أن يكون محلول الثقافة يجف إذا كان يتبخر لفترة طويلة من الزمن في 37 ℃.
الرطوبة النسبية العالية في الحاضنة ، على سبيل المثال ، للوصول إلى أكثر من 90 ٪ ، يمكن أن تقلل بشكل فعال من تبخر السائل ، ومع ذلك ، نشأت مشكلة جديدة ، وقد وجدت العديد من التجريبيين في ثقافة الخلايا أن الحاضنة سهلة إنتاج المكثفات في رطوبة عالية الظروف ، الإنتاج المكثف إذا لم يتم التحكم فيها ، سوف تتراكم أكثر فأكثر ، لثقافة الخلية قد جلبت خطر بعض العدوى البكتيرية.
لذلك ، هل توليد التكثيف في الحاضنة لأن الرطوبة النسبية عالية جدًا؟
بادئ ذي بدء ، نحن بحاجة إلى فهم مفهوم الرطوبة النسبية ،الرطوبة النسبية (الرطوبة النسبية ، RH)هو المحتوى الفعلي لبخار الماء في الهواء والنسبة المئوية لمحتوى بخار الماء عند التشبع في نفس درجة الحرارة. أعرب في الصيغة:
.png)
تمثل النسبة المئوية للرطوبة النسبية نسبة محتوى بخار الماء في الهواء إلى الحد الأقصى المحتوى الممكن.
خاصة:
* 0 ٪ RH:لا يوجد بخار مائي في الهواء.
* 100 ٪ RH:الهواء مشبع ببخار الماء ولا يمكنه الاحتفاظ بمزيد من بخار الماء وسيحدث التكثيف.
* 50 ٪ RH:يشير إلى أن الكمية الحالية من بخار الماء في الهواء هي نصف كمية بخار الماء المشبع عند درجة الحرارة هذه. إذا كانت درجة الحرارة 37 درجة مئوية ، فإن ضغط بخار الماء المشبع هو حوالي 6.27 كيلو باسكال. لذلك ، فإن ضغط بخار الماء عند 50 ٪ من الرطوبة النسبية حوالي 3.135 كيلو باسكال.
ضغط بخار الماء المشبعهو الضغط الناتج عن البخار في مرحلة الغاز عندما يكون الماء السائل وبخاره في حالة توازن ديناميكي في درجة حرارة معينة.
على وجه التحديد ، عندما يتعايش بخار الماء والماء السائل في نظام مغلق (على سبيل المثال ، حاضنة رادوبيو CO2 مُعلّمة جيدًا) ، ستستمر جزيئات الماء في التغيير من الحالة السائلة إلى الحالة الغازية (التبخر) مع مرور الوقت ، في حين أن جزيئات الماء الغازية أيضًا سوف تستمر في التغيير إلى الحالة السائلة (التكثيف).
في مرحلة معينة ، تكون معدلات التبخر والتكثيف متساوية ، وضغط البخار في تلك المرحلة هو ضغط بخار الماء المشبع. يتميز
1. التوازن الديناميكي:عندما يتعايش بخار الماء والماء في نظام مغلق ، والتبخر والتكثيف للوصول إلى التوازن ، فإن ضغط بخار الماء في النظام لم يعد يتغير ، في هذا الوقت يكون الضغط هو ضغط بخار الماء المشبع.
2. اعتماد درجة الحرارة:يتغير ضغط بخار الماء المشبع مع درجة الحرارة. عندما تزداد درجة الحرارة ، تزداد الطاقة الحركية لجزيئات الماء ، يمكن أن يهرب المزيد من جزيئات الماء إلى مرحلة الغاز ، وبالتالي يزيد ضغط بخار الماء المشبع. على العكس ، عندما تنخفض درجة الحرارة ، يتناقص ضغط بخار الماء المشبع.
3. الخصائص:ضغط الماء المشبع هو معلمة مميزة مادة بحتة ، لا يعتمد على كمية السائل ، فقط مع درجة الحرارة.
صيغة شائعة تستخدم لحساب ضغط بخار الماء المشبع هي معادلة أنطوان:
بالنسبة للمياه ، فإن ثابت أنطوان له قيم مختلفة لنطاقات درجات الحرارة المختلفة. مجموعة شائعة من الثوابت هي:
* أ = 8.07131
* ب = 1730.63
* ج = 233.426
تنطبق هذه المجموعة من الثوابت على نطاق درجة الحرارة من 1 درجة مئوية إلى 100 درجة مئوية.
يمكننا استخدام هذه الثوابت لحساب أن ضغط الماء المشبع عند 37 درجة مئوية هو 6.27 كيلو باسكال.
لذا ، ما مقدار الماء الموجود في الهواء عند 37 درجة مئوية (درجة مئوية) في حالة من ضغط بخار الماء المشبع؟
لحساب المحتوى الكتلي لبخار الماء المشبع (الرطوبة المطلقة) ، يمكننا استخدام صيغة معادلة Clausius-Clapeyron:
ضغط بخار الماء المشبع: عند 37 درجة مئوية ، يكون ضغط بخار الماء المشبع 6.27 كيلو باسكال.
تحويل درجة الحرارة إلى كيلفن: T = 37+273.15 = 310.15 K
الاستبدال في الصيغة:
.png)
النتيجة التي تم الحصول عليها عن طريق الحساب حوالي 44.6 جم/متر مكعب.
عند 37 درجة مئوية ، يكون محتوى بخار الماء (الرطوبة المطلقة) عند التشبع حوالي 44.6 جم/متر مكعب. هذا يعني أن كل متر مكعب من الهواء يمكن أن يحمل 44.6 جرام من بخار الماء.
ستحتفظ حاضنة 180 لتر ثاني أكسيد الكربون فقط بحوالي 8 جرام من بخار الماء.عندما تمتلئ عموم الترطيب وكذلك الأوعية الثقافية بالسوائل ، يمكن أن تصل الرطوبة النسبية بسهولة إلى قيم عالية ، حتى بالقرب من قيم رطوبة التشبع.
عندما تصل الرطوبة النسبية إلى 100 ٪ ،يبدأ بخار الماء بالتكثيف. عند هذه النقطة ، تصل كمية بخار الماء في الهواء إلى الحد الأقصى لقيمة يمكن أن يحتفظ بها في درجة الحرارة الحالية ، أي تشبع. زيادة الزيادات في بخار الماء أو انخفاض في درجة الحرارة تسبب بخار الماء للتكثيف في الماء السائل.
قد يحدث التكثيف أيضًا عندما تتجاوز الرطوبة النسبية 95 ٪ ،لكن هذا يعتمد على عوامل أخرى مثل درجة الحرارة ، وكمية بخار الماء في الهواء ، ودرجة حرارة السطح. هذه العوامل المؤثرة هي كما يلي:
1. انخفاض في درجة الحرارة:عندما تكون كمية بخار الماء في الهواء قريبة من التشبع ، فإن أي انخفاض صغير في درجة الحرارة أو زيادة في كمية بخار الماء قد يتسبب في حدوث تكثيف. على سبيل المثال ، قد تؤدي تقلبات درجة الحرارة في الحاضنة إلى توليد المكثفات ، وبالتالي فإن درجة الحرارة أكثر استقرارًا سيكون لها تأثير مثبط على توليد المكثفات.
2. درجة حرارة السطح المحلية تحت درجة حرارة نقطة الندى:تكون درجة حرارة السطح المحلية أقل من درجة حرارة نقطة الندى ، وسيكثف بخار الماء في قطرات الماء على هذه الأسطح ، وبالتالي فإن توحيد درجة حرارة الحاضنة سيكون له أداء أفضل في تثبيط التكثيف.
3. زيادة بخار الماء:على سبيل المثال ، مقلاة الترطيب وحاويات الثقافة مع كمية كبيرة من السائل ، ويكون الحاضنة مختومة بشكل أفضل ، عندما تزداد كمية بخار الماء في الهواء داخل الحاضنة إلى ما هو أقصى قدرته على درجة الحرارة الحالية ، حتى لو كانت درجة الحرارة لم تتغير ، سيتم إنشاء التكثيف.
لذلك ، من الواضح أن حاضنة ثاني أكسيد الكربون مع التحكم الجيد في درجة الحرارة لها تأثير مثبط على توليد المكثفات ، ولكن عندما تتجاوز الرطوبة النسبية 95 ٪ أو حتى تصل إلى التشبع ، فإن إمكانية التكثيف ستزيد بشكل كبير ،لذلك ، عندما نقوم بزراعة الخلايا ، بالإضافة إلى اختيار حاضنة CO2 جيدة ، يجب أن نحاول تجنب خطر التكثيف الناتج عن السعي لتحقيق الرطوبة العالية.
وقت النشر: يوليو 23-2024