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Una incubadora de CO2 produce condensación, ¿la humedad relativa es demasiado alta?
Cuando utilizamos una incubadora de CO2 para cultivar células, debido a la diferencia en la cantidad de líquido agregado y el ciclo de cultivo, tenemos diferentes requisitos de humedad relativa en la incubadora.
Para experimentos que utilizan placas de cultivo celular de 96 pocillos con un ciclo de cultivo largo, debido a la pequeña cantidad de líquido agregada a un solo pocillo, existe el riesgo de que la solución de cultivo se seque si se evapora durante un período prolongado a 37 ℃.
Una humedad relativa más alta en la incubadora, por ejemplo hasta más del 90%, puede reducir efectivamente la evaporación del líquido; sin embargo, ha surgido un nuevo problema: muchos experimentadores de cultivos celulares han descubierto que es fácil que la incubadora produzca condensado en condiciones de alta humedad. En estas condiciones, la producción de condensado, si no se controla, se acumulará cada vez más y el cultivo celular ha traído un cierto riesgo de infección bacteriana.
Entonces, ¿la generación de condensación en la incubadora se debe a que la humedad relativa es demasiado alta?
En primer lugar, debemos entender el concepto de humedad relativa,Humedad relativa (Humedad relativa, RH)es el contenido real de vapor de agua en el aire y el porcentaje de contenido de vapor de agua en saturación a la misma temperatura. Expresado en la fórmula:
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el porcentaje de humedad relativa representa la relación entre el contenido de vapor de agua en el aire y el contenido máximo posible.
Específicamente:
* 0% HR:No hay vapor de agua en el aire.
* 100% HR:El aire está saturado de vapor de agua y no puede contener más vapor de agua y se producirá condensación.
* 50% HR:Indica que la cantidad actual de vapor de agua en el aire es la mitad de la cantidad de vapor de agua saturado a esa temperatura. Si la temperatura es de 37°C, entonces la presión de vapor de agua saturada es de aproximadamente 6,27 kPa. Por lo tanto, la presión del vapor de agua con una humedad relativa del 50% es de aproximadamente 3,135 kPa.
Presión de vapor de agua saturadaes la presión que genera el vapor en fase gaseosa cuando el agua líquida y su vapor se encuentran en equilibrio dinámico a una determinada temperatura.
Específicamente, cuando el vapor de agua y el agua líquida coexisten en un sistema cerrado (por ejemplo, una incubadora de CO2 Radobio bien cerrada), las moléculas de agua continuarán cambiando del estado líquido al estado gaseoso (evaporación) con el tiempo, mientras que también las moléculas de agua gaseosas continuará cambiando al estado líquido (condensación).
En cierto punto, las velocidades de evaporación y condensación son iguales y la presión de vapor en ese punto es la presión de vapor de agua saturada. Se caracteriza por
1. equilibrio dinámico:Cuando el agua y el vapor de agua coexisten en un sistema cerrado, la evaporación y la condensación alcanzan el equilibrio, la presión del vapor de agua en el sistema ya no cambia, en este momento la presión es presión de vapor de agua saturada.
2. dependencia de la temperatura:La presión del vapor de agua saturado cambia con la temperatura. Cuando la temperatura aumenta, la energía cinética de las moléculas de agua aumenta, más moléculas de agua pueden escapar a la fase gaseosa, por lo que aumenta la presión del vapor de agua saturado. Por el contrario, cuando la temperatura disminuye, la presión del vapor de agua saturado disminuye.
3. Características:La presión del agua saturada es un parámetro característico puramente material, no depende de la cantidad de líquido, sólo de la temperatura.
Una fórmula común utilizada para calcular la presión del vapor de agua saturado es la ecuación de Antoine:
Para el agua, la constante de Antoine tiene diferentes valores para diferentes rangos de temperatura. Un conjunto común de constantes es:
*A=8.07131
*B=1730,63
*C=233,426
Este conjunto de constantes se aplica al rango de temperatura de 1°C a 100°C.
Podemos usar estas constantes para calcular que la presión del agua saturada a 37°C es 6,27 kPa.
Entonces, ¿cuánta agua hay en el aire a 37 grados Celsius (°C) en un estado de presión de vapor de agua saturada?
Para calcular el contenido másico de vapor de agua saturado (humedad absoluta), podemos utilizar la fórmula de la ecuación de Clausius-Clapeyron:
Presión de vapor de agua saturado: A 37°C, la presión de vapor de agua saturado es de 6,27 kPa.
Convirtiendo la temperatura a Kelvin: T=37+273,15=310,15 K
Sustitución en la fórmula:
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el resultado obtenido mediante el cálculo es de aproximadamente 44,6 g/m³.
A 37°C, el contenido de vapor de agua (humedad absoluta) en saturación es de aproximadamente 44,6 g/m³. Esto significa que cada metro cúbico de aire puede contener 44,6 gramos de vapor de agua.
Una incubadora de CO2 de 180 litros sólo contendrá unos 8 gramos de vapor de agua.Cuando la bandeja de humidificación y los recipientes de cultivo se llenan con líquidos, la humedad relativa puede alcanzar fácilmente valores altos, incluso cercanos a los valores de humedad de saturación.
Cuando la humedad relativa alcanza el 100%,el vapor de agua comienza a condensarse. En este punto, la cantidad de vapor de agua en el aire alcanza el valor máximo que puede contener a la temperatura actual, es decir, la saturación. Aumentos adicionales del vapor de agua o disminuciones de la temperatura hacen que el vapor de agua se condense en agua líquida.
También puede producirse condensación cuando la humedad relativa supera el 95%,pero esto depende de otros factores como la temperatura, la cantidad de vapor de agua en el aire y la temperatura de la superficie. Estos factores que influyen son los siguientes:
1. Disminución de la temperatura:Cuando la cantidad de vapor de agua en el aire está cerca de la saturación, cualquier pequeña disminución de la temperatura o aumento en la cantidad de vapor de agua puede provocar que se produzca condensación. Por ejemplo, las fluctuaciones de temperatura en la incubadora pueden provocar la generación de condensado, por lo que una temperatura más estable en la incubadora tendrá un efecto inhibidor sobre la generación de condensado.
2. temperatura de la superficie local por debajo de la temperatura del punto de rocío:La temperatura de la superficie local es más baja que la temperatura del punto de rocío, el vapor de agua se condensará en gotas de agua en estas superficies, por lo que la uniformidad de temperatura de la incubadora tendrá un mejor rendimiento en la inhibición de la condensación.
3. Aumento del vapor de agua:por ejemplo, bandejas de humidificación y recipientes de cultivo con una gran cantidad de líquido, y la incubadora está mejor sellada, cuando la cantidad de vapor de agua en el aire dentro de la incubadora aumentó más allá de su capacidad máxima a la temperatura actual, incluso si la temperatura permanece sin cambios , se generará condensación.
Por lo tanto, una incubadora de CO2 con un buen control de temperatura obviamente tiene un efecto inhibidor en la generación de condensado, pero cuando la humedad relativa supera el 95% o incluso llega a la saturación, la posibilidad de condensación aumentará significativamente.por lo tanto, cuando cultivemos células, además de elegir una buena incubadora de CO2, debemos intentar evitar el riesgo de condensación que provoca la búsqueda de una alta humedad.
Hora de publicación: 23 de julio de 2024