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Una incubadora de CO2 produce condensación, ¿es la humedad relativa demasiado alta?
Cuando usamos la incubadora de CO2 para cultivar células, debido a la diferencia en la cantidad de líquido agregado y el ciclo de cultivo, tenemos diferentes requisitos para la humedad relativa en la incubadora.
Para experimentos que usan placas de cultivo celular de 96 pocillos con un ciclo de cultivo largo, debido a la pequeña cantidad de líquido agregado a un solo pozo, existe el riesgo de que la solución de cultivo se sece si se evapora durante un largo período de tiempo a 37 ℃.
Una mayor humedad relativa en la incubadora, por ejemplo, para alcanzar más del 90%, puede reducir efectivamente la evaporación del líquido, sin embargo, ha surgido un nuevo problema, muchos experimentadores de cultivo celular han encontrado que la incubadora es fácil de producir condensado en alta humedad Las condiciones, la producción de condensado si no se controlan, se acumularán cada vez más, al cultivo celular ha traído un cierto riesgo de infección bacteriana.
Entonces, ¿es la generación de condensación en la incubadora porque la humedad relativa es demasiado alta?
En primer lugar, necesitamos entender el concepto de humedad relativa,Humedad relativa (humedad relativa, HR)es el contenido real del vapor de agua en el aire y el porcentaje del contenido de vapor de agua a la saturación a la misma temperatura. Expresado en la fórmula:
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El porcentaje de humedad relativa representa la relación del contenido de vapor de agua en el aire con el máximo contenido posible.
Específicamente:
* 0% RH:No hay vapor de agua en el aire.
* 100% RH:El aire está saturado con vapor de agua y no puede contener más vapor de agua y se producirá condensación.
* 50% RH: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, la presión de vapor de agua saturada es de aproximadamente 6.27 kPa. Por lo tanto, la presión de vapor de agua al 50% de humedad relativa es de aproximadamente 3.135 kPa.
Presión de vapor de agua saturadaes la presión generada por el vapor en la fase gaseosa cuando el agua líquida y su vapor están en equilibrio dinámico a cierta 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), mientras que también las moléculas de agua gaseosa continuará cambiando al estado líquido (condensación).
En cierto punto, las tasas 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 vapor de agua y agua coexiste en un sistema cerrado, la evaporación y la condensación para alcanzar el equilibrio, la presión del vapor de agua en el sistema ya no cambia, en este momento la presión es la presión de vapor de agua saturada.
2. Dependencia de la temperatura:La presión de vapor de agua saturada cambia con la temperatura. Cuando aumenta la temperatura, aumenta la energía cinética de las moléculas de agua, más moléculas de agua pueden escapar a la fase gaseosa, por lo que aumenta la presión de vapor de agua saturada. Por el contrario, cuando la temperatura disminuye, la presión de vapor de agua saturada disminuye.
3. Características:La presión del agua saturada es un parámetro característico puramente material, no depende de la cantidad de líquido, solo con la temperatura.
Una fórmula común utilizada para calcular la presión de vapor de agua saturada 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 son:
* 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 de agua saturada a 37 ° C es de 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 de masa del vapor de agua saturado (humedad absoluta), podemos usar la fórmula de la ecuación de Clausius-Clapeyron:
Presión de vapor de agua saturada: a 37 ° C, la presión de vapor de agua saturada es de 6.27 kPa.
Convertir la temperatura en kelvin: t = 37+273.15 = 310.15 k
Sustitución en la fórmula:
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El resultado obtenido por cálculo es de aproximadamente 44.6 g/m³.
A 37 ° C, el contenido de vapor de agua (humedad absoluta) en la 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 180L solo contendrá aproximadamente 8 gramos de vapor de agua.Cuando la bandeja de humidificación y los vasos de cultivo se llenan de líquidos, la humedad relativa puede alcanzar fácilmente valores altos, incluso cerca de 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 mantener a la temperatura actual, es decir, saturación. Los aumentos adicionales en el vapor de agua o las disminuciones de la temperatura hacen que el vapor de agua se condensa en agua líquida.
La condensación también puede ocurrir cuando la humedad relativa excede 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 influyentes 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 causar condensación. Por ejemplo, las fluctuaciones de temperatura en la incubadora pueden conducir a la generación de condensado, por lo que la temperatura es una incubadora más estable tendrá un efecto inhibitorio en 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 de vapor de agua:Por ejemplo, la humidificación de los contenedores de pan y 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 buen control de temperatura obviamente tiene un efecto inhibidor en la generación de condensado, pero cuando la humedad relativa excede el 95% o incluso alcanza la saturación, la posibilidad de condensación aumentará significativamente,Por lo tanto, cuando cultivamos células, además de elegir una buena incubadora de CO2, debemos tratar de evitar el riesgo de condensación provocada por la búsqueda de alta humedad.
Tiempo de publicación: Jul-23-2024