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温湿度计是常用的仪器。温度计的校准比较容易,湿度计的校准比较困难。湿度计误差大,参照标准仪器不好找。下面实验用饱和盐溶液校准湿度计,简单易行,满足普通要求。 我们知道,饱和盐溶液的平衡相对湿度是基本稳定的。前人为我们进行了测定,见下表所示部分饱和盐溶液的平衡相对湿度:
实验装置图片如下:在装有饱和盐溶液的塑料盒中,放入被检测湿度计、加强内部空气循环的小电扇,用透明塑料薄膜袋罩住并扎口。
一、实验器材 1、由于对家用湿度计校准的要求不高,用两点法,选用2种价廉的普通化学品来进行校准。当前室温29.8℃,湿度65%。选用饱和溶液的平衡相对湿度≥65%的化学品,它们是:氯化钠(平衡相对湿度75%左右),氯化钾(平衡相对湿度84%左右)。 氯化钠(食品)——GB/T5461,优级,未添加亚铁氰 化钾,加碘水平25(18~33mg/kg),氯化钠含量≧99.1% 氯化钾(食品级)——氯化钾含量≧99 2、实验用水。选用市售瓶装纯净水,任意品牌都可采用。 3、被测湿度计。小米蓝牙温湿度计2(在此文中,只校准其湿度计功能) 小米蓝牙温湿度计2是一款智能互联产品。体积小(4.3X4.3X1.25厘米),重量轻(仅仅12克),使用瑞士盛思锐(Sensirion)公司新一代数字温湿度传感器,测量范围:温度0~60℃,分辨率0.1℃;湿度0~99%RH,分辨率1%RH。使用一颗CR2032锂纽扣电池。温湿度测量准确度较高,稳定性好。
二、配置饱和盐溶液的要求 氯化钠、氯化钾的溶解度见下表: 配置饱和盐溶液是化验员的基本功,没有什么困难。但对其他人员来说,必须掌握以下几点: 1、饱和盐溶液至少应有30%的盐未溶解于水中,即在给定温度下,盐的重量应该比完全溶解的量大30%。
2、盐应加入比测量温度高的水中进行溶解(便于加速溶解),然后将溶液降温至常温。 3、测试的环境温度会直接影响饱和盐溶液的溶解度。 当前室温29.8℃,按照溶解度表30℃取值。 氯化钠饱和溶液配置:100mL纯净水加入50克氯化钠。 氯化钾饱和溶液配置:100mL纯净水加入50克氯化钾。 将溶解用水加热到70℃左右,慢慢加入化学品进行溶解。晾至室温后使用。
三、测试容器制作 用一只13cm×9cm×5.5cm透明塑料盒盛放饱和盐溶液。
为了加快密闭测试容器内空气流动,缩短达到三相热力平衡时间,内置一个小风扇,采用电脑旧12V直流小风扇(5cm×5cm),用直径4.6mm签字笔杆制作4根长25mm的小风扇支撑棍:
用螺钉将4根支撑棍固定在风扇四个孔处:
小风扇可用老旧“猫”适配器或9~12直流电源供电: 找一个合适的塑料瓶,制作一个湿度计搁架,高度与风扇相同:
将配好的过饱和氯化钠溶液(凉至室温)、小电风扇、湿度计放置在塑料盒中:
由于压力会对饱和盐溶液的相对湿度产生影响,用透明软塑料薄膜密封袋将测量装置包裹起来,用夹子扎口。既便于观察湿度计数值,又不会产生内部压力(液体蒸发压力被塑料薄膜软袋空间释压)。同时,使用福禄克116C万用表温度档作温度监控:
四、平衡时间 经实验,在本帖子实验装置下,取5分钟、 10分钟、15分钟、20分钟、25分钟、30分钟~120分钟时间点,记录湿度计数值,当湿度计数值不在变化时,确定出最佳平衡时间。下面以氯化钠饱和溶液平衡相对湿度为例,见下表 分析上表,确定氯化钠饱和溶液平衡相对湿度的平衡时间为75分钟,此时刻的平衡相对湿度为79%,温度34.6℃。 用同样的实验方法,确定氯化钾饱和溶液平衡相对湿度的平衡时间为50分钟,此时刻的平衡相对湿度为87%,温度33.1℃。(省略其实验过程)
五、校准情况 实验结果及分析见下表: 平均ΔY=(4.13+4.05)/2=4.09,平均ΔY%=5.18%,略大于5%,该被校仪器基本符合家用湿度计的准确度要求。
六、结语 用饱和盐溶液校准湿度计的方法,取材容易,简单可行,精度满足家庭仪器校准的要求,值得一试。对要求不高的工业项目,也可以采用这个方法。要取得实验成功,必须注意的是:1、选用饱和盐溶液的平衡相对湿度≥当前环境湿度;2、饱和盐溶液应冷却至室温再进行实验;3、若被测湿度计体积较大,在制作密闭测试容器时,饱和盐溶液的自由表面积与溶液体积的比值尽可能大,便于三相热力平衡时间较短。作一个形象的比喻,测试空间面积若是A4幅面,盛放饱和溶液的器具就不能采用一只试管,至少应使用一只菜盘子面积;4、实验容器及溶液不能进行加热恒温;5、实验容器不能用硬盖密封;6、依靠自然平衡相对湿度,平衡时间会很长,使用风扇加快内部空气循环,平衡时间会较短。7、不同的测试容器结构,平衡时间不同,需要实验确定。 该帖系本人原创,曾在它处发表,为帮助坛友们在业余条件下校准湿度计提供参考,特发本坛,希望对大家有用。
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