Uma incubadora de CO2 produz condensação. A umidade relativa está muito alta?
Quando usamos uma incubadora de CO2 para cultivar células, devido à diferença na quantidade de líquido adicionado e no ciclo de cultura, temos requisitos diferentes para a umidade relativa na incubadora.
Para experimentos usando placas de cultura de células de 96 poços com um longo ciclo de cultura, devido à pequena quantidade de líquido adicionado a um único poço, há o risco de a solução de cultura secar se evaporar por um longo período de tempo a 37 ℃.
Uma umidade relativa mais alta na incubadora, por exemplo, atingindo mais de 90%, pode efetivamente reduzir a evaporação do líquido. No entanto, um novo problema surgiu: muitos experimentalistas de cultura de células descobriram que a incubadora produz facilmente condensado em condições de alta umidade. A produção de condensado, se não controlada, acumulará cada vez mais, o que traz um certo risco de infecção bacteriana à cultura de células.
Então, a geração de condensação na incubadora ocorre porque a umidade relativa do ar está muito alta?
Primeiro precisamos entender o conceito de umidade relativa,umidade relativa (Umidade Relativa, UR)é o conteúdo real de vapor d'água no ar e a porcentagem de vapor d'água na saturação à mesma temperatura. Expresso na fórmula:
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a porcentagem de umidade relativa representa a razão entre o teor de vapor de água no ar e o teor máximo possível.
Especificamente:
* 0% UR:Não há vapor de água no ar.
* 100% UR:O ar está saturado com vapor de água e não consegue reter mais vapor de água, o que causará condensação.
* 50% UR:Indica que a quantidade atual de vapor d'água no ar é metade da quantidade de vapor d'água saturado naquela temperatura. Se a temperatura for 37 °C, a pressão de vapor d'água saturado é de cerca de 6,27 kPa. Portanto, a pressão de vapor d'água a 50% de umidade relativa é de cerca de 3,135 kPa.
Pressão de vapor de água saturadaé a pressão gerada pelo vapor na fase gasosa quando a água líquida e seu vapor estão em equilíbrio dinâmico a uma determinada temperatura.
Especificamente, quando o vapor de água e a água líquida coexistem em um sistema fechado (por exemplo, uma incubadora de CO2 Radobio bem fechada), as moléculas de água continuarão a mudar do estado líquido para o estado gasoso (evaporação) ao longo do tempo, enquanto as moléculas de água gasosa continuarão a mudar para o estado líquido (condensação).
Em um determinado ponto, as taxas de evaporação e condensação são iguais, e a pressão de vapor nesse ponto é a pressão de vapor de água saturada. É caracterizada por
1. equilíbrio dinâmico:quando a água e o vapor de água coexistem em um sistema fechado, a evaporação e a condensação atingem o equilíbrio, a pressão do vapor de água no sistema não muda mais, neste momento a pressão é a pressão do vapor de água saturada.
2. dependência da temperatura:A pressão do vapor de água saturado varia com a temperatura. Quando a temperatura aumenta, a energia cinética das moléculas de água aumenta, e mais moléculas de água conseguem escapar para a fase gasosa, aumentando assim a pressão do vapor de água saturado. Por outro lado, quando a temperatura diminui, a pressão do vapor de água saturado diminui.
3. Características:A pressão da água saturada é um parâmetro característico puramente material, não depende da quantidade de líquido, apenas da temperatura.
Uma fórmula comum usada para calcular a pressão de vapor de água saturada é a equação de Antoine:
Para a água, a constante de Antoine tem valores diferentes para diferentes faixas de temperatura. Um conjunto comum de constantes é:
* A=8,07131
* B=1730,63
* C=233,426
Este conjunto de constantes se aplica à faixa de temperatura de 1°C a 100°C.
Podemos usar essas constantes para calcular que a pressão da água saturada a 37°C é de 6,27 kPa.
Então, quanta água há no ar a 37 graus Celsius (°C) em um estado de pressão de vapor de água saturada?
Para calcular o conteúdo de massa do vapor de água saturado (umidade absoluta), podemos usar a fórmula da equação de Clausius-Clapeyron:
Pressão de vapor de água saturada: A 37°C, a pressão de vapor de água saturada é de 6,27 kPa.
Convertendo a temperatura em Kelvin: T=37+273,15=310,15 K
Substituição na fórmula:
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o resultado obtido pelo cálculo é cerca de 44,6 g/m³.
A 37 °C, o teor de vapor d'água (umidade absoluta) na saturação é de cerca de 44,6 g/m³. Isso significa que cada metro cúbico de ar pode conter 44,6 gramas de vapor d'água.
Uma incubadora de CO2 de 180 L só pode armazenar cerca de 8 gramas de vapor de água.Quando a panela de umidificação, bem como os recipientes de cultura, são preenchidos com líquidos, a umidade relativa pode facilmente atingir valores altos, até mesmo próximos aos valores de umidade de saturação.
Quando a humidade relativa atinge 100%,O vapor d'água começa a condensar. Nesse ponto, a quantidade de vapor d'água no ar atinge o valor máximo que pode conter na temperatura atual, ou seja, a saturação. Aumentos adicionais no vapor d'água ou reduções na temperatura fazem com que o vapor d'água se condense em água líquida.
A condensação também pode ocorrer quando a humidade relativa excede 95%,Mas isso depende de outros fatores, como a temperatura, a quantidade de vapor d'água no ar e a temperatura da superfície. Esses fatores de influência são os seguintes:
1. Diminuição da temperatura:Quando a quantidade de vapor d'água no ar está próxima da saturação, qualquer pequena diminuição na temperatura ou aumento na quantidade de vapor d'água pode causar condensação. Por exemplo, as flutuações de temperatura na incubadora podem levar à geração de condensado, portanto, uma temperatura mais estável na incubadora terá um efeito inibidor na geração de condensado.
2. temperatura da superfície local abaixo da temperatura do ponto de orvalho:a temperatura da superfície local for menor que a temperatura do ponto de orvalho, o vapor de água se condensará em gotículas de água nessas superfícies, de modo que a uniformidade de temperatura da incubadora terá um melhor desempenho na inibição da condensação.
3. Aumento do vapor de água:por exemplo, panela de umidificação e recipientes de cultura com grande quantidade de líquido, e a incubadora é melhor vedada, quando a quantidade de vapor de água no ar dentro da incubadora aumenta além de sua capacidade máxima na temperatura atual, mesmo que a temperatura permaneça inalterada, a condensação será gerada.
Portanto, uma incubadora de CO2 com bom controle de temperatura obviamente tem um efeito inibidor na geração de condensado, mas quando a umidade relativa ultrapassa 95% ou mesmo atinge a saturação, a possibilidade de condensação aumentará significativamente,portanto, quando cultivamos células, além de escolher uma boa incubadora de CO2, devemos tentar evitar o risco de condensação provocada pela busca de alta umidade.
Horário da publicação: 23 de julho de 2024