אינקובטור CO2 מייצר עיבוי, האם הלחות היחסית גבוהה מדי?
כאשר אנו משתמשים באינקובטור CO2 לגידול תאים, עקב ההבדל בכמות הנוזל שנוסף ובמחזור הגידול, יש לנו דרישות שונות ללחות היחסית באינקובטור.
עבור ניסויים המשתמשים בצלחות תרבית תאים עם 96 בארות ומחזור תרבית ארוך, עקב כמות הנוזל הקטנה שנוספה לבאר אחת, קיים סיכון שתמיסת התרבית תתייבש אם תתאדה במשך תקופה ארוכה בטמפרטורה של 37 מעלות צלזיוס.
לחות יחסית גבוהה יותר באינקובטור, למשל, עד ליותר מ-90%, יכולה להפחית ביעילות את אידוי הנוזלים, אולם צצה בעיה חדשה. ניסויים רבים בתרבית תאים גילו כי אינקובטור מייצר בקלות מעובה בתנאי לחות גבוהים. ייצור מעובה שאינו מבוקר, יצטבר עוד ועוד, מה שמביא לסיכון מסוים לזיהום חיידקי בתרבית התאים.
אז, האם יצירת העיבוי באינקובטור נובעת מהלחות היחסית גבוהה מדי?
ראשית כל, עלינו להבין את מושג הלחות היחסית,לחות יחסית (Relative Limit, RH)הוא תכולת אדי המים בפועל באוויר ואחוז תכולת אדי המים במצב הרוויה באותה טמפרטורה. מבוטא בנוסחה:
.png)
אחוז הלחות היחסית מייצג את היחס בין תכולת אדי המים באוויר לתכולה המקסימלית האפשרית.
ספציפית:
* 0% לחות יחסית:אין אדי מים באוויר.
* 100% לחות יחסית:האוויר רווי באדי מים ואינו יכול להכיל עוד אדי מים וייווצר עיבוי.
* 50% לחות יחסית:מציין שכמות אדי המים הנוכחית באוויר היא חצי מכמות אדי המים הרוויים בטמפרטורה זו. אם הטמפרטורה היא 37 מעלות צלזיוס, אז לחץ אדי המים הרוויים הוא כ-6.27 קילופסקל. לכן, לחץ אדי המים בלחות יחסית של 50% הוא כ-3.135 קילופסקל.
לחץ אדי מים רוויהוא הלחץ הנוצר על ידי אדים בפאזה גזית כאשר מים נוזליים ואדיהם נמצאים בשיווי משקל דינמי בטמפרטורה מסוימת.
באופן ספציפי, כאשר אדי מים ומים נוזליים מתקיימים יחד במערכת סגורה (למשל, אינקובטור CO2 סגור היטב של Radobio), מולקולות מים ימשיכו לעבור ממצב נוזלי למצב גזי (אידוי) לאורך זמן, בעוד שגם מולקולות מים גזיות ימשיכו לעבור למצב נוזלי (עיבוי).
בנקודה מסוימת, קצב האידוי והעיבוי שווים, ולחץ האדים בנקודה זו הוא לחץ אדי המים הרווי. הוא מאופיין על ידי
1. שיווי משקל דינמי:כאשר מים ואדי מים מתקיימים יחד במערכת סגורה, מתאדים ועבים כדי להגיע לשיווי משקל, לחץ אדי המים במערכת כבר לא משתנה, בשלב זה הלחץ הוא לחץ אדי מים רווי.
2. תלות בטמפרטורה:לחץ אדי המים הרוויים משתנה עם הטמפרטורה. כאשר הטמפרטורה עולה, האנרגיה הקינטית של מולקולות המים עולה, יותר מולקולות מים יכולות להימלט לפאזה הגזי, כך שלחץ אדי המים הרוויים עולה. לעומת זאת, כאשר הטמפרטורה יורדת, לחץ אדי המים הרוויים יורד.
3. מאפיינים:לחץ מים רוויים הוא פרמטר מאפיין חומרי בלבד, אינו תלוי בכמות הנוזל, אלא רק בטמפרטורה.
נוסחה נפוצה המשמשת לחישוב לחץ אדי מים רוויים היא משוואת אנטואן:
עבור מים, לקבוע אנטואן יש ערכים שונים עבור טווחי טמפרטורות שונים. קבוצה נפוצה של קבועים היא:
* A=8.07131
* B=1730.63
* C=233.426
קבוצת קבועים זו חלה על טווח הטמפרטורות שבין 1°C ל-100°C.
נוכל להשתמש בקבועים אלה כדי לחשב שלחץ המים הרוויים בטמפרטורה של 37 מעלות צלזיוס הוא 6.27 קילופסקל.
אז, כמה מים יש באוויר בטמפרטורה של 37 מעלות צלזיוס (°C) במצב של לחץ אדי מים רווי?
כדי לחשב את תכולת המסה של אדי מים רוויים (לחות מוחלטת), נוכל להשתמש בנוסחת משוואת קלאוזיוס-קלאפירון:
לחץ אדי מים רווי: ב-37 מעלות צלזיוס, לחץ אדי המים הרווי הוא 6.27 קילופסקל.
המרת הטמפרטורה לקלווין: T=37+273.15=310.15 K
הצבה בנוסחה:
.png)
התוצאה המתקבלת על ידי חישוב היא כ-44.6 גרם/מ"ק.
בטמפרטורה של 37 מעלות צלזיוס, תכולת אדי המים (לחות מוחלטת) ברוויה היא כ-44.6 גרם/מ"ק. משמעות הדבר היא שכל מטר מעוקב של אוויר יכול להכיל 44.6 גרם של אדי מים.
אינקובטור CO2 בנפח 180 ליטר יכיל רק כ-8 גרם של אדי מים.כאשר כלי לחות וכן כלי תרבית מלאים בנוזלים, הלחות היחסית יכולה להגיע בקלות לערכים גבוהים, אפילו קרוב לערכי לחות רוויה.
כאשר הלחות היחסית מגיעה ל-100%,אדי המים מתחילים להתעבות. בנקודה זו, כמות אדי המים באוויר מגיעה לערך המקסימלי שהיא יכולה להכיל בטמפרטורה הנוכחית, כלומר רוויה. עלייה נוספת באדי המים או ירידות בטמפרטורה גורמות לאדי המים להתעבות למים נוזליים.
עיבוי עלול להתרחש גם כאשר הלחות היחסית עולה על 95%,אך הדבר תלוי בגורמים נוספים כגון טמפרטורה, כמות אדי המים באוויר וטמפרטורת פני השטח. גורמי המשפיעה הללו הם כדלקמן:
1. ירידה בטמפרטורה:כאשר כמות אדי המים באוויר קרובה לרוויה, כל ירידה קטנה בטמפרטורה או עלייה בכמות אדי המים עלולה לגרום לעיבוי. לדוגמה, תנודות הטמפרטורה באינקובטור עלולות להוביל ליצירת עיבוי, כך שהטמפרטורה יציבה יותר ולאינקובטור תהיה השפעה מעכבת על יצירת העיבוי.
2. טמפרטורת פני השטח המקומית מתחת לטמפרטורת נקודת הטל:כאשר טמפרטורת פני השטח המקומית נמוכה מטמפרטורת נקודת הטל, אדי המים יתעבו לטיפות מים על משטחים אלה, כך שאחידות הטמפרטורה של האינקובטור תביא לביצועים טובים יותר בעיכוב העיבוי.
3. עלייה באדי מים:לדוגמה, כלי לחות ומיכלי תרבית עם כמות גדולה של נוזל, והאינקובטור אטום טוב יותר, כאשר כמות אדי המים באוויר בתוך האינקובטור עולה מעבר לקיבולת המקסימלית שלו בטמפרטורה הנוכחית, גם אם הטמפרטורה נשארת ללא שינוי, ייווצר עיבוי.
לכן, לחממת CO2 עם בקרת טמפרטורה טובה יש כמובן השפעה מעכבת על יצירת עיבוי, אך כאשר הלחות היחסית עולה על 95% או אפילו מגיעה לרוויה, האפשרות לעיבוי תגדל משמעותית,לכן, כאשר אנו מטפחים תאים, בנוסף לבחירת אינקובטור CO2 טוב, עלינו לנסות להימנע מסיכון של עיבוי הנגרם כתוצאה מחתירה ללחות גבוהה.
זמן פרסום: 23 ביולי 2024