CO2 inkubátor vytvára kondenzáciu, je relatívna vlhkosť príliš vysoká?
Keď na kultiváciu buniek používame CO2 inkubátor, kvôli rozdielu v množstve pridanej kvapaliny a kultivačnom cykle máme rôzne požiadavky na relatívnu vlhkosť v inkubátore.
Pri experimentoch s 96-jamkovými kultivačnými platňami s dlhým kultivačným cyklom existuje v dôsledku malého množstva kvapaliny pridanej do jednej jamky riziko, že kultivačný roztok vyschne, ak sa bude dlhodobo odparovať pri teplote 37 ℃.
Vyššia relatívna vlhkosť v inkubátore, napríklad viac ako 90 %, môže účinne znížiť odparovanie kvapaliny. Vznikol však nový problém. Mnohí experimentátori s bunkovými kultúrami zistili, že v inkubátore sa pri vysokej vlhkosti ľahko vytvára kondenzát. Ak je tvorba kondenzátu nekontrolovaná, bude sa hromadiť čoraz viac, čo predstavuje určité riziko bakteriálnej infekcie pre bunkovú kultúru.
Takže, je tvorba kondenzácie v inkubátore spôsobená príliš vysokou relatívnou vlhkosťou?
V prvom rade musíme pochopiť koncept relatívnej vlhkosti,relatívna vlhkosť (relatívna vlhkosť, RH)je skutočný obsah vodnej pary vo vzduchu a percento obsahu vodnej pary pri nasýtení pri rovnakej teplote. Vyjadrené vzorcom:
.png)
Percento relatívnej vlhkosti predstavuje pomer obsahu vodnej pary vo vzduchu k maximálnemu možnému obsahu.
Konkrétne:
* 0 % relatívnej vlhkosti:Vo vzduchu nie je vodná para.
* 100 % relatívnej vlhkosti:Vzduch je nasýtený vodnou parou a nedokáže zadržať viac vodnej pary a dôjde ku kondenzácii.
* 50 % relatívnej vlhkosti:Znamená to, že aktuálne množstvo vodnej pary vo vzduchu je pri danej teplote polovičné oproti množstvu nasýtenej vodnej pary. Ak je teplota 37 °C, potom je tlak nasýtenej vodnej pary približne 6,27 kPa. Preto je tlak vodnej pary pri 50 % relatívnej vlhkosti približne 3,135 kPa.
Tlak nasýtenej vodnej paryje tlak generovaný parou v plynnej fáze, keď sú kvapalná voda a jej para v dynamickej rovnováhe pri určitej teplote.
Konkrétne, keď vodná para a kvapalná voda koexistujú v uzavretom systéme (napr. dobre uzavretý CO2 inkubátor Radobio), molekuly vody sa budú časom meniť z kvapalného stavu do plynného stavu (vyparovanie), zatiaľ čo plynné molekuly vody sa budú naďalej meniť do kvapalného stavu (kondenzácia).
V určitom bode sú rýchlosti odparovania a kondenzácie rovnaké a tlak pary v tomto bode je tlak nasýtenej vodnej pary. Je charakterizovaný ako
1. dynamická rovnováha:Keď voda a vodná para koexistujú v uzavretom systéme, odparovanie a kondenzácia dosiahnu rovnováhu, tlak vodnej pary v systéme sa už nemení a v tomto čase je tlak nasýtenej vodnej pary.
2. teplotná závislosť:Tlak nasýtenej vodnej pary sa mení s teplotou. Keď teplota stúpa, kinetická energia molekúl vody sa zvyšuje, viac molekúl vody môže uniknúť do plynnej fázy, takže tlak nasýtenej vodnej pary sa zvyšuje. Naopak, keď teplota klesá, tlak nasýtenej vodnej pary klesá.
3. Charakteristiky:Tlak nasýtenej vody je čisto materiálový charakteristický parameter, nezávisí od množstva kvapaliny, ale iba od teploty.
Bežný vzorec používaný na výpočet tlaku nasýtenej vodnej pary je Antoinova rovnica:
Pre vodu má Antoinova konštanta rôzne hodnoty pre rôzne teplotné rozsahy. Bežná sada konštánt je:
* A=8,07131
* B=1730,63
* C=233,426
Táto sada konštánt platí pre teplotný rozsah od 1 °C do 100 °C.
Tieto konštanty môžeme použiť na výpočet, že tlak nasýtenej vody pri 37 °C je 6,27 kPa.
Koľko vody je teda vo vzduchu pri teplote 37 stupňov Celzia (°C) v stave nasýteného tlaku vodnej pary?
Na výpočet hmotnostného obsahu nasýtenej vodnej pary (absolútna vlhkosť) môžeme použiť vzorec Clausiusovej-Clapeyronovej rovnice:
Tlak nasýtenej vodnej pary: Pri 37 °C je tlak nasýtenej vodnej pary 6,27 kPa.
Prevod teploty na Kelviny: T=37+273,15=310,15 K
Dosadenie do vzorca:
.png)
Výsledok získaný výpočtom je približne 44,6 g/m³.
Pri teplote 37 °C je obsah vodnej pary (absolútna vlhkosť) pri nasýtení približne 44,6 g/m³. To znamená, že každý kubický meter vzduchu môže pojať 44,6 gramu vodnej pary.
180-litrový CO2 inkubátor pojme iba približne 8 gramov vodnej pary.Keď sú zvlhčovacia miska, ako aj kultivačné nádoby naplnené kvapalinami, relatívna vlhkosť môže ľahko dosiahnuť vysoké hodnoty, dokonca blízke hodnotám saturačnej vlhkosti.
Keď relatívna vlhkosť dosiahne 100 %,Vodná para začína kondenzovať. V tomto bode množstvo vodnej pary vo vzduchu dosiahne maximálnu hodnotu, ktorú môže udržať pri aktuálnej teplote, teda nasýtenie. Ďalšie zvýšenie vodnej pary alebo zníženie teploty spôsobí, že vodná para kondenzuje na kvapalnú vodu.
Kondenzácia môže nastať aj vtedy, keď relatívna vlhkosť presiahne 95 %,ale to závisí od iných faktorov, ako je teplota, množstvo vodnej pary vo vzduchu a teplota povrchu. Tieto ovplyvňujúce faktory sú nasledovné:
1. Pokles teploty:Keď sa množstvo vodnej pary vo vzduchu blíži k nasýteniu, akýkoľvek malý pokles teploty alebo zvýšenie množstva vodnej pary môže spôsobiť kondenzáciu. Napríklad kolísanie teploty v inkubátore môže viesť k tvorbe kondenzátu, takže stabilnejšia teplota v inkubátore bude mať inhibičný účinok na tvorbu kondenzátu.
2. lokálna povrchová teplota pod teplotou rosného bodu:Ak je lokálna povrchová teplota nižšia ako teplota rosného bodu, vodná para sa na týchto povrchoch kondenzuje do kvapôčok vody, takže rovnomernosť teploty inkubátora bude mať lepší účinok pri inhibícii kondenzácie.
3. Zvýšená vodná para:Napríklad zvlhčovacia miska a kultivačné nádoby s veľkým množstvom kvapaliny a inkubátor je lepšie utesnený, keď množstvo vodnej pary vo vzduchu vo vnútri inkubátora prekročí jeho maximálnu kapacitu pri aktuálnej teplote, aj keď teplota zostane nezmenená, bude sa vytvárať kondenzácia.
Preto má CO2 inkubátor s dobrou reguláciou teploty zjavne inhibičný účinok na tvorbu kondenzátu, ale keď relatívna vlhkosť prekročí 95 % alebo dokonca dosiahne nasýtenie, možnosť kondenzácie sa výrazne zvýši.Preto by sme sa pri kultivácii buniek okrem výberu dobrého CO2 inkubátora mali snažiť vyhnúť riziku kondenzácie spôsobenej snahou o vysokú vlhkosť.
Čas uverejnenia: 23. júla 2024