中文
تنتج حاضنة ثاني أكسيد الكربون التكثيف، فهل الرطوبة النسبية مرتفعة جدًا؟
عندما نستخدم حاضنة ثاني أكسيد الكربون لزراعة الخلايا، نظرًا للاختلاف في كمية السائل المضاف ودورة الاستنبات، لدينا متطلبات مختلفة للرطوبة النسبية في الحاضنة.
بالنسبة للتجارب التي تستخدم لوحات زراعة الخلايا ذات 96 بئرًا مع دورة استزراع طويلة، نظرًا لكمية السائل الصغيرة المضافة إلى بئر واحدة، هناك خطر من أن يجف محلول الاستزراع إذا تبخر لفترة طويلة من الزمن عند 37 .
الرطوبة النسبية الأعلى في الحاضنة، على سبيل المثال، لتصل إلى أكثر من 90٪، يمكن أن تقلل بشكل فعال من تبخر السائل، ومع ذلك، نشأت مشكلة جديدة، فقد وجد العديد من خبراء زراعة الخلايا أن الحاضنة من السهل إنتاج المكثفات في الرطوبة العالية الظروف، وإنتاج المكثفات إذا لم يتم السيطرة عليها، سوف تتراكم أكثر فأكثر، إلى ثقافة الخلية جلبت خطر معين من العدوى البكتيرية.
فهل يتولد التكثيف في الحاضنة بسبب الرطوبة النسبية العالية جدًا؟
في البداية يجب أن نفهم مفهوم الرطوبة النسبية،الرطوبة النسبية (الرطوبة النسبية، RH)هو المحتوى الفعلي لبخار الماء في الهواء والنسبة المئوية لمحتوى بخار الماء عند التشبع عند نفس درجة الحرارة. أعرب في الصيغة:
.png)
تمثل نسبة الرطوبة النسبية نسبة محتوى بخار الماء في الهواء إلى أقصى محتوى ممكن.
خاصة:
* 0% رطوبة نسبية:لا يوجد بخار ماء في الهواء.
* رطوبة نسبية 100%:الهواء مشبع ببخار الماء ولا يمكنه حمل المزيد من بخار الماء وسيحدث التكثيف.
* 50% رطوبة نسبية:يشير إلى أن الكمية الحالية لبخار الماء في الهواء هي نصف كمية بخار الماء المشبع عند درجة الحرارة تلك. إذا كانت درجة الحرارة 37 درجة مئوية، فإن ضغط بخار الماء المشبع يبلغ حوالي 6.27 كيلو باسكال. ولذلك، فإن ضغط بخار الماء عند رطوبة نسبية 50% يبلغ حوالي 3.135 كيلو باسكال.
ضغط بخار الماء المشبعهو الضغط الناتج عن البخار في الطور الغازي عندما يكون الماء السائل وبخاره في حالة توازن ديناميكي عند درجة حرارة معينة.
على وجه التحديد، عندما يتعايش بخار الماء والماء السائل في نظام مغلق (على سبيل المثال، حاضنة Radobio CO2 المغلقة جيدًا)، ستستمر جزيئات الماء في التغير من الحالة السائلة إلى الحالة الغازية (التبخر) بمرور الوقت، بينما تستمر جزيئات الماء الغازية أيضًا سوف يستمر في التغيير إلى الحالة السائلة (التكثيف).
وعند نقطة معينة تكون معدلات التبخر والتكثيف متساوية، وضغط البخار عند تلك النقطة هو ضغط بخار الماء المشبع. ويتميز
1. التوازن الديناميكي:عندما يتعايش الماء وبخار الماء في نظام مغلق، يصل التبخر والتكثيف إلى حالة التوازن، فإن ضغط بخار الماء في النظام لا يتغير، في هذا الوقت يكون الضغط هو ضغط بخار الماء المشبع.
2. الاعتماد على درجة الحرارة:يتغير ضغط بخار الماء المشبع مع درجة الحرارة. عندما ترتفع درجة الحرارة، تزداد الطاقة الحركية لجزيئات الماء، ويمكن لعدد أكبر من جزيئات الماء الهروب إلى الطور الغازي، وبالتالي يزداد ضغط بخار الماء المشبع. وعلى العكس من ذلك، عندما تنخفض درجة الحرارة، ينخفض ضغط بخار الماء المشبع.
3. الخصائص:يعد ضغط الماء المشبع معلمة مميزة مادية بحتة، ولا يعتمد على كمية السائل، فقط على درجة الحرارة.
الصيغة الشائعة المستخدمة لحساب ضغط بخار الماء المشبع هي معادلة أنطوان:
بالنسبة للمياه، فإن ثابت أنطوان له قيم مختلفة لنطاقات درجات الحرارة المختلفة. مجموعة مشتركة من الثوابت هي:
* أ=8.07131
* ب=1730.63
* ج=233.426
تنطبق مجموعة الثوابت هذه 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.
إذًا، ما مقدار الماء الموجود في الهواء عند درجة حرارة 37 درجة مئوية (درجة مئوية) في حالة ضغط بخار الماء المشبع؟
لحساب المحتوى الكتلي لبخار الماء المشبع (الرطوبة المطلقة)، يمكننا استخدام صيغة معادلة كلاوسيوس-كلابيرون:
ضغط بخار الماء المشبع: عند 37 درجة مئوية، يكون ضغط بخار الماء المشبع 6.27 كيلو باسكال.
تحويل درجة الحرارة إلى كلفن: T=37+273.15=310.15 كلفن
الاستبدال في الصيغة:
.png)
والنتيجة التي تم الحصول عليها عن طريق الحساب هي حوالي 44.6 جم / م 3.
عند 37 درجة مئوية، يبلغ محتوى بخار الماء (الرطوبة المطلقة) عند التشبع حوالي 44.6 جم/م3. وهذا يعني أن كل متر مكعب من الهواء يمكنه استيعاب 44.6 جرامًا من بخار الماء.
سوف تحتوي حاضنة ثاني أكسيد الكربون سعة 180 لترًا على حوالي 8 جرامات فقط من بخار الماء.عندما يتم ملء وعاء الترطيب وأوعية الاستزراع بالسوائل، يمكن أن تصل الرطوبة النسبية بسهولة إلى قيم عالية، حتى قريبة من قيم الرطوبة المشبعة.
عندما تصل الرطوبة النسبية إلى 100%يبدأ بخار الماء في التكثف. عند هذه النقطة، تصل كمية بخار الماء الموجودة في الهواء إلى الحد الأقصى الذي يمكنه الاحتفاظ به عند درجة الحرارة الحالية، أي التشبع. تؤدي الزيادات الإضافية في بخار الماء أو الانخفاض في درجة الحرارة إلى تكثيف بخار الماء إلى ماء سائل.
قد يحدث التكثيف أيضًا عندما تتجاوز الرطوبة النسبية 95%،لكن ذلك يعتمد على عوامل أخرى مثل درجة الحرارة، وكمية بخار الماء الموجودة في الهواء، ودرجة حرارة السطح. وهذه العوامل المؤثرة هي كما يلي:
1. انخفاض درجة الحرارة:عندما تكون كمية بخار الماء في الهواء قريبة من التشبع، فإن أي انخفاض طفيف في درجة الحرارة أو زيادة في كمية بخار الماء قد يسبب حدوث التكثيف. على سبيل المثال، قد تؤدي تقلبات درجة الحرارة في الحاضنة إلى توليد المكثفات، وبالتالي فإن درجة الحرارة الأكثر استقرارًا في الحاضنة سيكون لها تأثير مثبط على توليد المكثفات.
2. درجة حرارة السطح المحلية أقل من درجة حرارة نقطة الندى:درجة حرارة السطح المحلية أقل من درجة حرارة نقطة الندى، وسوف يتكثف بخار الماء في قطرات الماء على هذه الأسطح، وبالتالي فإن توحيد درجة الحرارة للحاضنة سيكون له أداء أفضل في تثبيط التكثيف.
3. زيادة بخار الماء :على سبيل المثال، وعاء الترطيب وحاويات الثقافة التي تحتوي على كمية كبيرة من السائل، وتكون الحاضنة محكمة الإغلاق بشكل أفضل، عندما تزيد كمية بخار الماء في الهواء داخل الحاضنة عن سعتها القصوى عند درجة الحرارة الحالية، حتى لو ظلت درجة الحرارة دون تغيير ، سيتم توليد التكثيف.
لذلك، من الواضح أن حاضنة ثاني أكسيد الكربون ذات التحكم الجيد في درجة الحرارة لها تأثير مثبط على توليد المكثفات، ولكن عندما تتجاوز الرطوبة النسبية 95% أو حتى تصل إلى التشبع، فإن احتمالية التكثيف ستزداد بشكل كبير.لذلك، عندما نقوم بزراعة الخلايا، بالإضافة إلى اختيار حاضنة جيدة لثاني أكسيد الكربون، يجب أن نحاول تجنب خطر التكثيف الناتج عن السعي وراء الرطوبة العالية.
وقت النشر: 23 يوليو 2024