Un incubateur à CO2 produit de la condensation, l'humidité relative est-elle trop élevée ?
Lorsque nous utilisons un incubateur à CO2 pour cultiver des cellules, en raison de la différence dans la quantité de liquide ajoutée et du cycle de culture, nous avons des exigences différentes en matière d'humidité relative dans l'incubateur.
Pour les expériences utilisant des plaques de culture cellulaire à 96 puits avec un cycle de culture long, en raison de la petite quantité de liquide ajoutée à un seul puits, il existe un risque que la solution de culture se dessèche si elle s'évapore pendant une longue période à 37 ℃.
Une humidité relative plus élevée dans l'incubateur, par exemple, pour atteindre plus de 90%, peut réduire efficacement l'évaporation du liquide, cependant, un nouveau problème est apparu, de nombreux expérimentateurs de culture cellulaire ont découvert que l'incubateur est facile à produire de la condensation dans des conditions d'humidité élevée, la production de condensation si elle n'est pas contrôlée, s'accumulera de plus en plus, à la culture cellulaire a apporté un certain risque d'infection bactérienne.
Alors, la génération de condensation dans l’incubateur est-elle due à une humidité relative trop élevée ?
Tout d’abord, nous devons comprendre le concept d’humidité relative,humidité relative (humidité relative, HR)est la teneur réelle en vapeur d'eau de l'air et le pourcentage de vapeur d'eau à saturation à la même température. La formule est la suivante :
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le pourcentage d'humidité relative représente le rapport entre la teneur en vapeur d'eau de l'air et la teneur maximale possible.
Spécifiquement:
* 0% HR :Il n’y a pas de vapeur d’eau dans l’air.
* 100% HR :L'air est saturé de vapeur d'eau et ne peut pas en contenir davantage, ce qui provoque de la condensation.
* 50% HR :Indique que la quantité actuelle de vapeur d'eau dans l'air est la moitié de la quantité de vapeur d'eau saturée à cette température. Si la température est de 37 °C, la pression de vapeur d'eau saturée est d'environ 6,27 kPa. Par conséquent, la pression de vapeur d'eau à 50 % d'humidité relative est d'environ 3,135 kPa.
Pression de vapeur d'eau saturéeest la pression générée par la vapeur en phase gazeuse lorsque l'eau liquide et sa vapeur sont en équilibre dynamique à une certaine température.
Plus précisément, lorsque la vapeur d'eau et l'eau liquide coexistent dans un système fermé (par exemple, un incubateur à CO2 Radobio bien fermé), les molécules d'eau continueront de passer de l'état liquide à l'état gazeux (évaporation) au fil du temps, tandis que les molécules d'eau gazeuses continueront également de passer à l'état liquide (condensation).
À un certain point, les taux d'évaporation et de condensation sont égaux, et la pression de vapeur à ce point est la pression de vapeur d'eau saturée. Elle est caractérisée par
1. équilibre dynamique :lorsque l'eau et la vapeur d'eau coexistent dans un système fermé, l'évaporation et la condensation atteignent l'équilibre, la pression de la vapeur d'eau dans le système ne change plus, à ce moment la pression est la pression de vapeur d'eau saturée.
2. dépendance à la température :La pression de vapeur d'eau saturée varie avec la température. Lorsque la température augmente, l'énergie cinétique des molécules d'eau augmente, ce qui permet à davantage de molécules d'eau de passer en phase gazeuse, ce qui entraîne une augmentation de la pression de vapeur d'eau saturée. Inversement, lorsque la température diminue, la pression de vapeur d'eau saturée diminue également.
3. Caractéristiques :La pression de l'eau saturée est un paramètre caractéristique purement matériel, ne dépend pas de la quantité de liquide, mais uniquement de la température.
Une formule courante utilisée pour calculer la pression de vapeur d'eau saturée est l'équation d'Antoine :
Pour l'eau, la constante d'Antoine a des valeurs différentes selon la plage de température. Voici quelques exemples de constantes courantes :
* A=8,07131
* B=1730,63
* C=233,426
Cet ensemble de constantes s'applique à la plage de température de 1°C à 100°C.
Nous pouvons utiliser ces constantes pour calculer que la pression de l’eau saturée à 37°C est de 6,27 kPa.
Alors, quelle quantité d’eau y a-t-il dans l’air à 37 degrés Celsius (°C) dans un état de pression de vapeur d’eau saturée ?
Pour calculer la teneur massique en vapeur d'eau saturée (humidité absolue), nous pouvons utiliser la formule de l'équation de Clausius-Clapeyron :
Pression de vapeur d'eau saturée : À 37 °C, la pression de vapeur d'eau saturée est de 6,27 kPa.
Conversion de la température en Kelvin : T=37+273,15=310,15 K
Substitution dans la formule :
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le résultat obtenu par calcul est d'environ 44,6 g/m³.
À 37 °C, la teneur en vapeur d'eau (humidité absolue) à saturation est d'environ 44,6 g/m³. Cela signifie que chaque mètre cube d'air peut contenir 44,6 grammes de vapeur d'eau.
Un incubateur à CO2 de 180 L ne contiendra qu'environ 8 grammes de vapeur d'eau.Lorsque le bac d'humidification ainsi que les récipients de culture sont remplis de liquides, l'humidité relative peut facilement atteindre des valeurs élevées, voire proches des valeurs d'humidité de saturation.
Lorsque l'humidité relative atteint 100 %,La vapeur d'eau commence à se condenser. À ce stade, la quantité de vapeur d'eau dans l'air atteint sa valeur maximale à la température actuelle, c'est-à-dire la saturation. Toute augmentation ou diminution supplémentaire de la vapeur d'eau entraîne sa condensation en eau liquide.
La condensation peut également se produire lorsque l’humidité relative dépasse 95 %,Mais cela dépend d'autres facteurs tels que la température, la quantité de vapeur d'eau dans l'air et la température de surface. Ces facteurs d'influence sont les suivants :
1. Diminution de la température :Lorsque la quantité de vapeur d'eau dans l'air est proche de la saturation, la moindre baisse ou augmentation de température peut provoquer de la condensation. Par exemple, les fluctuations de température dans l'incubateur peuvent entraîner la formation de condensats ; une température plus stable dans l'incubateur aura donc un effet inhibiteur sur la formation de condensats.
2. température de surface locale inférieure à la température du point de rosée :la température de surface locale est inférieure à la température du point de rosée, la vapeur d'eau se condensera en gouttelettes d'eau sur ces surfaces, de sorte que l'uniformité de la température de l'incubateur aura une meilleure performance dans l'inhibition de la condensation.
3. Augmentation de la vapeur d’eau :par exemple, un bac d'humidification et des récipients de culture avec une grande quantité de liquide, et l'incubateur est mieux scellé, lorsque la quantité de vapeur d'eau dans l'air à l'intérieur de l'incubateur augmente au-delà de sa capacité maximale à la température actuelle, même si la température reste inchangée, de la condensation sera générée.
Par conséquent, un incubateur à CO2 avec un bon contrôle de la température a évidemment un effet inhibiteur sur la génération de condensat, mais lorsque l'humidité relative dépasse 95 % ou atteint même la saturation, la possibilité de condensation augmentera considérablement,par conséquent, lorsque nous cultivons des cellules, en plus de choisir un bon incubateur à CO2, nous devons essayer d'éviter le risque de condensation provoqué par la recherche d'une humidité élevée.
Date de publication : 23 juillet 2024