中文
ศูนย์บ่มเพาะ CO2 ผลิตการควบแน่นความชื้นสัมพัทธ์สูงเกินไปหรือไม่?
เมื่อเราใช้ศูนย์บ่มเพาะ CO2 เพื่อปลูกฝังเซลล์เนื่องจากความแตกต่างของปริมาณของเหลวที่เพิ่มเข้ามาและวัฏจักรวัฒนธรรมเรามีข้อกำหนดที่แตกต่างกันสำหรับความชื้นสัมพัทธ์ในศูนย์บ่มเพาะ
สำหรับการทดลองที่ใช้แผ่นเพาะเลี้ยงเซลล์ 96 หลุมที่มีวงจรวัฒนธรรมที่ยาวนานเนื่องจากของเหลวจำนวนเล็กน้อยที่เพิ่มเข้ามาในบ่อน้ำเดียวมีความเสี่ยงที่วิธีแก้ปัญหาการเพาะเลี้ยงจะแห้งถ้ามันระเหยเป็นเวลานานที่ 37 ℃.
ความชื้นสัมพัทธ์ที่สูงขึ้นในศูนย์บ่มเพาะเพื่อเข้าถึงมากกว่า 90%สามารถลดการระเหยของของเหลวได้อย่างมีประสิทธิภาพอย่างไรก็ตามปัญหาใหม่เกิดขึ้นได้อย่างมีประสิทธิภาพนักทดลองเพาะเลี้ยงเซลล์จำนวนมากพบว่าศูนย์บ่ม เงื่อนไขการผลิตคอนเดนเสทหากไม่สามารถควบคุมได้จะสะสมมากขึ้นเรื่อย ๆ ไปยังการเพาะเลี้ยงเซลล์ทำให้เกิดความเสี่ยงต่อการติดเชื้อแบคทีเรีย
ดังนั้นการสร้างการควบแน่นในศูนย์บ่มเพาะเพราะความชื้นสัมพัทธ์สูงเกินไปหรือไม่?
ก่อนอื่นเราต้องเข้าใจแนวคิดของความชื้นสัมพัทธ์ความชื้นสัมพัทธ์ (ความชื้นสัมพัทธ์, RH)เป็นเนื้อหาที่เกิดขึ้นจริงของไอน้ำในอากาศและเปอร์เซ็นต์ของปริมาณไอน้ำที่ความอิ่มตัวที่อุณหภูมิเดียวกัน แสดงในสูตร:
.png)
เปอร์เซ็นต์ของความชื้นสัมพัทธ์แสดงถึงอัตราส่วนของปริมาณไอน้ำในอากาศต่อเนื้อหาสูงสุดที่เป็นไปได้
โดยเฉพาะ:
* 0% rh:ไม่มีไอน้ำในอากาศ
* 100% rh:อากาศอิ่มตัวด้วยไอน้ำและไม่สามารถเก็บไอน้ำได้มากขึ้นและการควบแน่นจะเกิดขึ้น
* 50% RH:บ่งชี้ว่าปริมาณไอน้ำในอากาศในอากาศคือครึ่งหนึ่งของปริมาณไอน้ำอิ่มตัวที่อุณหภูมินั้น หากอุณหภูมิคือ 37 ° C ความดันไอน้ำอิ่มตัวจะอยู่ที่ประมาณ 6.27 kPa ดังนั้นความดันไอน้ำที่ความชื้นสัมพัทธ์ 50% อยู่ที่ประมาณ 3.135 kPa
ความดันไอน้ำอิ่มตัวคือความดันที่เกิดจากไอในเฟสก๊าซเมื่อน้ำของเหลวและไอของมันอยู่ในสมดุลแบบไดนามิกที่อุณหภูมิที่แน่นอน
โดยเฉพาะเมื่อไอน้ำและน้ำของเหลวอยู่ร่วมกันในระบบปิด (เช่นศูนย์บ่มเพาะ Radobio CO2 ที่ปิดสนิท) โมเลกุลของน้ำจะยังคงเปลี่ยนจากสถานะของเหลวเป็นสถานะก๊าซ (การระเหย) ตลอดเวลา จะยังคงเปลี่ยนเป็นสถานะของเหลว (การควบแน่น)
ณ จุดหนึ่งอัตราการระเหยและการควบแน่นมีค่าเท่ากันและความดันไอที่จุดนั้นคือความดันไอน้ำอิ่มตัว มันโดดเด่นโดย
1. สมดุลแบบไดนามิก:เมื่อไอน้ำและน้ำอยู่ร่วมกันในระบบปิดการระเหยและการควบแน่นเพื่อให้ถึงความสมดุลความดันของไอน้ำในระบบจะไม่เปลี่ยนแปลงอีกต่อไปในเวลานี้ความดันเป็นไอน้ำอิ่มตัว
2. การพึ่งพาอุณหภูมิ:ความดันไอน้ำอิ่มตัวเปลี่ยนไปตามอุณหภูมิ เมื่ออุณหภูมิเพิ่มขึ้นพลังงานจลน์ของโมเลกุลของน้ำจะเพิ่มขึ้นโมเลกุลของน้ำมากขึ้นสามารถหลบหนีไปยังเฟสก๊าซได้ดังนั้นความดันไอน้ำอิ่มตัวจะเพิ่มขึ้น ในทางกลับกันเมื่ออุณหภูมิลดลงความดันไอน้ำอิ่มตัวจะลดลง
3. ลักษณะ:แรงดันน้ำอิ่มตัวเป็นพารามิเตอร์คุณสมบัติของวัสดุล้วนๆไม่ได้ขึ้นอยู่กับปริมาณของของเหลวเท่านั้นที่มีอุณหภูมิเท่านั้น
สูตรทั่วไปที่ใช้ในการคำนวณความดันไอน้ำอิ่มตัวคือสมการแอนทอน:
สำหรับน้ำค่าคงที่ของแอนทอนมีค่าที่แตกต่างกันสำหรับช่วงอุณหภูมิที่แตกต่างกัน ชุดค่าคงที่ทั่วไปคือ:
* a = 8.07131
* b = 1730.63
* C = 233.426
ชุดค่าคงที่นี้ใช้กับช่วงอุณหภูมิตั้งแต่ 1 ° C ถึง 100 ° C
เราสามารถใช้ค่าคงที่เหล่านี้เพื่อคำนวณว่าแรงดันน้ำอิ่มตัวที่ 37 ° C คือ 6.27 kPa
ดังนั้นน้ำที่อยู่ในอากาศที่ 37 องศาเซลเซียส (° C) ในสถานะของความดันไอน้ำอิ่มตัว?
ในการคำนวณปริมาณมวลของไอน้ำอิ่มตัว (ความชื้นแบบสัมบูรณ์) เราสามารถใช้สูตรสมการ Clausius-clapeyron::
ความดันไอน้ำอิ่มตัว: ที่ 37 ° C ความดันไอน้ำอิ่มตัวคือ 6.27 kPa
การแปลงอุณหภูมิเป็นเคลวิน: t = 37+273.15 = 310.15 K
การทดแทนเป็นสูตร:
.png)
ผลลัพธ์ที่ได้จากการคำนวณคือประมาณ 44.6 g/m³
ที่ 37 ° C ปริมาณไอน้ำ (ความชื้นสัมพัทธ์) ที่ความอิ่มตัวอยู่ที่ประมาณ 44.6 g/m³ ซึ่งหมายความว่าอากาศแต่ละลูกบาศก์เมตรสามารถเก็บไอน้ำ 44.6 กรัม
ศูนย์บ่มเพาะ CO2 180L จะเก็บไอน้ำประมาณ 8 กรัมเท่านั้นเมื่อกระทะความชื้นรวมถึงภาชนะเพาะเลี้ยงที่เต็มไปด้วยของเหลวความชื้นสัมพัทธ์สามารถเข้าถึงค่าสูงได้อย่างง่ายดายแม้ใกล้กับค่าความชื้นความอิ่มตัว
เมื่อความชื้นสัมพัทธ์ถึง 100%ไอน้ำเริ่มควบแน่น ณ จุดนี้ปริมาณไอน้ำในอากาศถึงค่าสูงสุดที่สามารถเก็บได้ที่อุณหภูมิปัจจุบันคือความอิ่มตัว การเพิ่มขึ้นของไอน้ำหรือการลดลงของอุณหภูมิทำให้ไอน้ำกลั่นเป็นน้ำของเหลว
การควบแน่นอาจเกิดขึ้นเมื่อความชื้นสัมพัทธ์เกิน 95%แต่สิ่งนี้ขึ้นอยู่กับปัจจัยอื่น ๆ เช่นอุณหภูมิปริมาณไอน้ำในอากาศและอุณหภูมิพื้นผิว ปัจจัยที่มีอิทธิพลเหล่านี้มีดังนี้:
1. อุณหภูมิลดลง:เมื่อปริมาณไอน้ำในอากาศใกล้เคียงกับความอิ่มตัวการลดลงเล็กน้อยของอุณหภูมิหรือการเพิ่มขึ้นของปริมาณไอน้ำอาจทำให้เกิดการควบแน่น ตัวอย่างเช่นความผันผวนของอุณหภูมิในศูนย์บ่มเพาะอาจนำไปสู่การสร้างคอนเดนเสทดังนั้นอุณหภูมิจึงเป็นศูนย์บ่มเพาะที่มีความเสถียรมากขึ้นจะมีผลยับยั้งการสร้างคอนเดนเสท
2. อุณหภูมิพื้นผิวท้องถิ่นต่ำกว่าอุณหภูมิจุดน้ำค้าง:อุณหภูมิพื้นผิวในท้องถิ่นต่ำกว่าอุณหภูมิจุดน้ำค้างไอน้ำจะควบแน่นเป็นหยดน้ำบนพื้นผิวเหล่านี้ดังนั้นความสม่ำเสมอของอุณหภูมิของตู้ฟักไข่จะมีประสิทธิภาพที่ดีขึ้นในการยับยั้งการควบแน่น
3. ไอน้ำเพิ่มขึ้น:ตัวอย่างเช่นกระทะที่มีความชื้นและภาชนะบรรจุที่มีของเหลวจำนวนมากและตู้อบจะปิดผนึกได้ดีขึ้นเมื่อปริมาณไอน้ำในอากาศภายในตู้อบเพิ่มขึ้นเกินกว่าความจุสูงสุดที่อุณหภูมิปัจจุบันแม้ว่าอุณหภูมิจะไม่เปลี่ยนแปลง การควบแน่นจะถูกสร้างขึ้น
ดังนั้นศูนย์บ่มเพาะ CO2 ที่มีการควบคุมอุณหภูมิที่ดีเห็นได้ชัดว่ามีผลยับยั้งการสร้างคอนเดนเสท แต่เมื่อความชื้นสัมพัทธ์เกิน 95% หรือถึงความอิ่มตัวความเป็นไปได้ของการควบแน่นจะเพิ่มขึ้นอย่างมีนัยสำคัญดังนั้นเมื่อเราปลูกฝังเซลล์นอกเหนือจากการเลือกศูนย์บ่มเพาะ CO2 ที่ดีเราควรพยายามหลีกเลี่ยงความเสี่ยงของการควบแน่นที่เกิดจากการแสวงหาความชื้นสูง
เวลาโพสต์: ก.ค. 23-2024