В инкубаторе CO2 образуется конденсат. Не слишком ли высока относительная влажность?
При использовании CO2-инкубатора для культивирования клеток из-за разницы в количестве добавляемой жидкости и цикле культивирования у нас разные требования к относительной влажности в инкубаторе.
При проведении экспериментов с использованием 96-луночных планшетов для культивирования клеток с длительным циклом культивирования из-за небольшого количества жидкости, добавляемой в одну лунку, существует риск высыхания культурального раствора, если он испаряется в течение длительного периода времени при температуре 37 ℃.
Более высокая относительная влажность в инкубаторе, например, достигающая более 90%, может эффективно снизить испарение жидкости, однако возникла новая проблема: многие экспериментаторы с клеточными культурами обнаружили, что в условиях высокой влажности в инкубаторе легко образуется конденсат. Если не контролировать образование конденсата, он будет накапливаться все больше и больше, что создает определенный риск бактериальной инфекции для клеточной культуры.
Так происходит ли образование конденсата в инкубаторе из-за слишком высокой относительной влажности?
Прежде всего, нам необходимо понять концепцию относительной влажности,относительная влажность (RH)фактическое содержание водяного пара в воздухе и процент содержания водяного пара при насыщении при той же температуре. Выражается формулой:
.png)
Процент относительной влажности воздуха представляет собой отношение содержания водяного пара в воздухе к максимально возможному содержанию.
Конкретно:
* 0% ОТНОСИТЕЛЬНОЙ ВЛАЖНОСТИ:В воздухе нет водяного пара.
* 100% ОТНОСИТЕЛЬНАЯ ВЛАЖНОСТЬ:Воздух насыщен водяным паром и не может удерживать больше водяного пара, что приводит к образованию конденсата.
* 50% ОТНОСИТЕЛЬНОЙ ВЛАЖНОСТИ:Указывает, что текущее количество водяного пара в воздухе составляет половину количества насыщенного водяного пара при этой температуре. Если температура составляет 37°C, то давление насыщенного водяного пара составляет около 6,27 кПа. Следовательно, давление водяного пара при относительной влажности 50% составляет около 3,135 кПа.
Давление насыщенного водяного парадавление, создаваемое паром в газовой фазе, когда жидкая вода и ее пар находятся в динамическом равновесии при определенной температуре.
В частности, когда водяной пар и жидкая вода сосуществуют в закрытой системе (например, в хорошо закрытом инкубаторе Radobio CO2), молекулы воды будут продолжать переходить из жидкого состояния в газообразное (испарение) с течением времени, в то время как газообразные молекулы воды также будут продолжать переходить в жидкое состояние (конденсация).
В определенной точке скорости испарения и конденсации равны, и давление пара в этой точке равно давлению насыщенного водяного пара. Оно характеризуется
1. динамическое равновесие:Когда вода и водяной пар сосуществуют в замкнутой системе, испарение и конденсация достигают равновесия, давление водяного пара в системе больше не меняется, в это время давление равно давлению насыщенного водяного пара.
2. температурная зависимость:Давление насыщенного водяного пара изменяется с температурой. Когда температура повышается, кинетическая энергия молекул воды увеличивается, больше молекул воды может перейти в газовую фазу, поэтому давление насыщенного водяного пара увеличивается. И наоборот, когда температура понижается, давление насыщенного водяного пара уменьшается.
3. Характеристики:Давление насыщенной воды является чисто материальной характеристикой, не зависит от количества жидкости, а зависит только от температуры.
Распространенной формулой, используемой для расчета давления насыщенного водяного пара, является уравнение Антуана:
Для воды константа Антуана имеет разные значения для разных температурных диапазонов. Обычный набор констант:
* А=8,07131
* В=1730,63
* С=233,426
Этот набор констант применим к диапазону температур от 1°C до 100°C.
Используя эти константы, мы можем рассчитать, что давление насыщенной воды при температуре 37°C составляет 6,27 кПа.
Итак, сколько воды содержится в воздухе при температуре 37 градусов по Цельсию (°C) в состоянии насыщенного давления водяного пара?
Для расчета массового содержания насыщенного водяного пара (абсолютной влажности) можно воспользоваться формулой уравнения Клаузиуса-Клапейрона:
Давление насыщенного водяного пара: При температуре 37°C давление насыщенного водяного пара составляет 6,27 кПа.
Переводим температуру в кельвины: T=37+273,15=310,15 К
Подстановка в формулу:
.png)
результат, полученный расчетным путем, составляет около 44,6 г/м³.
При температуре 37°C содержание водяного пара (абсолютная влажность) при насыщении составляет около 44,6 г/м³. Это означает, что каждый кубический метр воздуха может содержать 44,6 грамма водяного пара.
Инкубатор CO2 объемом 180 л будет удерживать всего около 8 граммов водяного пара.Когда увлажнитель, а также сосуды для культивирования заполнены жидкостями, относительная влажность может легко достигать высоких значений, даже близких к значениям влажности насыщения.
Когда относительная влажность достигает 100%,водяной пар начинает конденсироваться. В этот момент количество водяного пара в воздухе достигает максимального значения, которое он может удерживать при текущей температуре, т. е. насыщения. Дальнейшее увеличение количества водяного пара или понижение температуры приводит к тому, что водяной пар конденсируется в жидкую воду.
Конденсация может также происходить, когда относительная влажность превышает 95%.но это зависит от других факторов, таких как температура, количество водяного пара в воздухе и температура поверхности. Эти влияющие факторы следующие:
1. Понижение температуры:Когда количество водяного пара в воздухе близко к насыщению, любое небольшое понижение температуры или увеличение количества водяного пара может привести к образованию конденсата. Например, колебания температуры в инкубаторе могут привести к образованию конденсата, поэтому более стабильная температура инкубатора будет оказывать ингибирующее воздействие на образование конденсата.
2. локальная температура поверхности ниже температуры точки росы:Если локальная температура поверхности ниже температуры точки росы, водяной пар будет конденсироваться в капли воды на этих поверхностях, поэтому равномерность температуры инкубатора будет иметь лучшие показатели по подавлению конденсации.
3. Увеличение количества водяного пара:например, увлажнитель и контейнеры для культивирования с большим количеством жидкости, а инкубатор лучше герметизирован, когда количество водяного пара в воздухе внутри инкубатора превышает его максимальную вместимость при текущей температуре, даже если температура остается неизменной, будет образовываться конденсат.
Таким образом, инкубатор CO2 с хорошим контролем температуры, очевидно, оказывает ингибирующее воздействие на образование конденсата, но когда относительная влажность превышает 95% или даже достигает насыщения, вероятность образования конденсата значительно возрастает.Поэтому при культивировании клеток, помимо выбора хорошего инкубатора CO2, нам следует постараться избежать риска образования конденсата, вызванного стремлением к высокой влажности.
Время публикации: 23 июля 2024 г.