Inkubator s CO2 povzroča kondenzacijo, ali je relativna vlažnost previsoka?
Ko za gojenje celic uporabljamo CO2 inkubator, imamo zaradi razlike v količini dodane tekočine in ciklu gojenja različne zahteve glede relativne vlažnosti v inkubatorju.
Pri poskusih z uporabo 96-vdolbinskih plošč za celične kulture z dolgim ciklom gojenja obstaja zaradi majhne količine tekočine, dodane v eno vdolbinico, tveganje, da se bo raztopina za gojenje izsušila, če bo pri 37 ℃ dalj časa izhlapevala.
Višja relativna vlažnost v inkubatorju, na primer več kot 90 %, lahko učinkovito zmanjša izhlapevanje tekočine, vendar se je pojavila nova težava. Mnogi eksperimentalci s celičnimi kulturami so ugotovili, da inkubator pri visoki vlažnosti zlahka proizvaja kondenzat. Če se kondenzat nenadzorovano proizvaja, se bo kopičil vedno več, kar v celični kulturi prinaša določeno tveganje za bakterijsko okužbo.
Torej, ali nastaja kondenz v inkubatorju zaradi previsoke relativne vlažnosti?
Najprej moramo razumeti koncept relativne vlažnosti,relativna vlažnost (relativna vlažnost, RH)je dejanska vsebnost vodne pare v zraku in odstotek vsebnosti vodne pare pri nasičenosti pri isti temperaturi. Izraženo s formulo:
.png)
Odstotek relativne vlažnosti predstavlja razmerje med vsebnostjo vodne pare v zraku in največjo možno vsebnostjo.
Natančneje:
* 0 % relativne vlažnosti:V zraku ni vodne pare.
* 100 % relativna vlažnost:Zrak je nasičen z vodno paro in ne more zadržati več vodne pare, zato bo prišlo do kondenzacije.
* 50 % relativne vlažnosti:Označuje, da je trenutna količina vodne pare v zraku pri tej temperaturi polovica količine nasičene vodne pare. Če je temperatura 37 °C, je tlak nasičene vodne pare približno 6,27 kPa. Zato je tlak vodne pare pri 50 % relativni vlažnosti približno 3,135 kPa.
Tlak nasičene vodne pareje tlak, ki ga ustvari para v plinski fazi, ko sta tekoča voda in njena para v dinamičnem ravnovesju pri določeni temperaturi.
Natančneje, ko vodna para in tekoča voda sobivata v zaprtem sistemu (npr. dobro zaprtem inkubatorju Radobio CO2), se bodo molekule vode sčasoma še naprej spreminjale iz tekočega v plinasto stanje (izhlapevanje), medtem ko se bodo tudi molekule plinaste vode še naprej spreminjale v tekoče stanje (kondenzacija).
Na določeni točki sta hitrosti izhlapevanja in kondenzacije enaki, parni tlak na tej točki pa je nasičen tlak vodne pare. Zanj je značilno
1. dinamično ravnovesje:Ko voda in vodna para sobivata v zaprtem sistemu, izhlapevanje in kondenzacija dosežeta ravnovesje, tlak vodne pare v sistemu se ne spreminja več, v tem času je tlak nasičen tlak vodne pare.
2. odvisnost od temperature:Tlak nasičene vodne pare se spreminja s temperaturo. Ko temperatura naraste, se kinetična energija molekul vode poveča, več molekul vode lahko preide v plinsko fazo, zato se tlak nasičene vodne pare poveča. Nasprotno pa se pri znižanju temperature tlak nasičene vodne pare zmanjša.
3. Značilnosti:Tlak nasičene vode je zgolj materialni karakteristični parameter, ki ni odvisen od količine tekočine, temveč le od temperature.
Pogosta formula, ki se uporablja za izračun tlaka nasičene vodne pare, je Antoineova enačba:
Za vodo ima Antoineova konstanta različne vrednosti za različna temperaturna območja. Pogost nabor konstant je:
* A=8,07131
* B=1730,63
* C=233,426
Ta niz konstant velja za temperaturno območje od 1 °C do 100 °C.
S temi konstantami lahko izračunamo, da je tlak nasičene vode pri 37 °C 6,27 kPa.
Koliko vode je torej v zraku pri 37 stopinjah Celzija (°C) v stanju nasičenega tlaka vodne pare?
Za izračun masne vsebnosti nasičene vodne pare (absolutna vlažnost) lahko uporabimo formulo Clausius-Clapeyronove enačbe:
Nasičeni tlak vodne pare: Pri 37 °C je nasičeni tlak vodne pare 6,27 kPa.
Pretvorba temperature v Kelvine: T=37+273,15=310,15 K
Zamenjava v formulo:
.png)
Rezultat, dobljen z izračunom, je približno 44,6 g/m³.
Pri 37 °C je vsebnost vodne pare (absolutna vlažnost) pri nasičenosti približno 44,6 g/m³. To pomeni, da lahko vsak kubični meter zraka sprejme 44,6 grama vodne pare.
180-litrski CO2 inkubator bo vseboval le približno 8 gramov vodne pare.Ko so vlažilna posoda in posode za gojenje napolnjene s tekočinami, lahko relativna vlažnost zlahka doseže visoke vrednosti, celo blizu vrednosti nasičene vlažnosti.
Ko relativna vlažnost doseže 100 %,Vodna para se začne kondenzirati. Na tej točki količina vodne pare v zraku doseže največjo vrednost, ki jo lahko vsebuje pri trenutni temperaturi, tj. nasičenost. Nadaljnje povečanje vodne pare ali znižanje temperature povzroči, da se vodna para kondenzira v tekočo vodo.
Do kondenzacije lahko pride tudi, če relativna vlažnost preseže 95 %,vendar je to odvisno od drugih dejavnikov, kot so temperatura, količina vodne pare v zraku in temperatura površine. Ti vplivni dejavniki so naslednji:
1. Znižanje temperature:Ko je količina vodne pare v zraku blizu nasičenosti, lahko že najmanjše znižanje temperature ali povečanje količine vodne pare povzroči kondenzacijo. Na primer, nihanja temperature v inkubatorju lahko povzročijo nastanek kondenzata, zato bo stabilnejša temperatura inkubatorja zavirala nastajanje kondenzata.
2. lokalna temperatura površine pod temperaturo rosišča:Če je lokalna temperatura površine nižja od temperature rosišča, se bo vodna para na teh površinah kondenzirala v vodne kapljice, zato bo enakomernost temperature inkubatorja bolje vplivala na preprečevanje kondenzacije.
3. Povečana vodna para:Na primer, vlažilna posoda in posode za gojenje z veliko količino tekočine, inkubator pa je bolje zaprt. Ko se količina vodne pare v zraku v inkubatorju poveča nad največjo zmogljivost pri trenutni temperaturi, se bo kondenzacija ustvarila tudi, če temperatura ostane nespremenjena.
Zato ima CO2 inkubator z dobrim nadzorom temperature očitno zaviralni učinek na nastajanje kondenzata, ko pa relativna vlažnost preseže 95 % ali celo doseže nasičenost, se možnost kondenzacije znatno poveča.Zato se moramo pri gojenju celic poleg izbire dobrega inkubatorja s CO2 poskušati izogniti tudi tveganju kondenzacije, ki jo povzroča visoka vlažnost.
Čas objave: 23. julij 2024