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主题：【第十六届原创】用饱和盐溶液校准家用湿度计的方法

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谱绘人生发表于：2023/08/01 17:20:26 楼主 管理 分享 倒序浏览 只看楼主 回复 私聊
维权声明：本文为sc360xp原创作品，本作者与仪器信息网是该作品合法使用者，该作品暂不对外授权转载。其他任何网站、组织、单位或个人等将该作品在本站以外的任何媒体任何形式出现均属侵权违法行为，我们将追究法律责任。
  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、由于对家用温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、被测温湿度计。小米蓝牙温湿度计2（在此文中，只测量其湿度功能）


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，加量130%。

  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、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℃。


五、校准情况
测量结果分析见下表：


平均ΔY=（4.13+4.05）/2=4.09，平均ΔY%=5.18%，略大于5%，被校表勉强符合家用温湿度计的精度要求。

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。要注意的是：选用饱和盐溶液的平衡相对湿度≥当前环境湿度；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；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。不同的测试容器结构，平衡时间不同，需要实验确定。
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2024/3/18 10:48:53 沙发 管理 分享 倒序浏览 只看楼主 回复 私聊
请问出现湿度有4%RH的误差是因为湿度计的精度问题还是因为外界环境波动的原因？
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2024/3/18 11:48:44 板凳 管理 分享 倒序浏览 只看楼主 回复 私聊
原文由 Ins_7e486407(Ins_7e486407) 发表:
请问出现湿度有4%RH的误差是因为湿度计的精度问题还是因为外界环境波动的原因？
主要原因是湿度计的准确度问题。
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2024/3/18 15:14:21 马扎 管理 分享 倒序浏览 只看楼主 回复 私聊
原文由 sc360xp(sc360xp) 发表:
主要原因是湿度计的准确度问题。
请问大佬，添加的饱和盐溶液要到密封盒（容器）的几分之几？氯化钠晶体要遗留多少？如果满足上述条件，出现湿度偏差的话，就是湿度计的精度问题了，是吗？
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2024/3/18 19:11:47 地毯 管理 分享 倒序浏览 只看楼主 回复 私聊
大佬您好。我按照您的方法试了一下，因为没有风扇的原因，我用磁力转子转动溶液，进而带动密封装置内的气体流动。实验室室温是18.5摄氏度，我将密封容器放在磁力水浴锅中，水温是25摄氏度恒定，磁力水浴锅的25摄氏度的水仅仅是比密封装置里的盐水高一点并没有完全淹没密封装置，将温湿度仪放进去后，温度显示20.2摄氏度左右，每隔5分钟我记录一下数据，一共记录了 2个小时，但是湿度一直在84%RH左右。请问跟您差距这么大的原因是因为没有用风扇吗？
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2024/3/21 1:55:30 地板 管理 分享 倒序浏览 只看楼主 回复 私聊
原文由 Ins_7e486407(Ins_7e486407) 发表:大佬您好。我按照您的方法试了一下，因为没有风扇的原因，我用磁力转子转动溶液，进而带动密封装置内的气体流动。实验室室温是18.5摄氏度，我将密封容器放在磁力水浴锅中，水温是25摄氏度恒定，磁力水浴锅的25摄氏度的水仅仅是比密封装置里的盐水高一点并没有完全淹没密封装置，将温湿度仪放进去后，温度显示20.2摄氏度左右，每隔5分钟我记录一下数据，一共记录了 2个小时，但是湿度一直在84%RH左右。请问跟您差距这么大的原因是因为没有用风扇吗？
你的实验没有按我帖文中的条件做，不能用水浴加热；饱和盐溶液应自然冷却到室温一致后，再进行实验；应用风扇加快三相热力平衡。误差大的主要原因是采用了水浴锅加温（湿度计故障原因例外）。
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2024/3/21 6:51:27 6楼 管理 分享 倒序浏览 只看楼主 回复 私聊
明白了大佬，是要溶液温度＆室温一致才行。多谢大佬解惑。
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2024/3/22 17:12:29 7楼 管理 分享 倒序浏览 只看楼主 回复 私聊
多谢大佬解惑，一直以来也有类似的疑问，感谢！
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Ins_69ab4200
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2024/6/6 18:40:40 8楼 管理 分享 倒序浏览 只看楼主 回复 私聊
原文由 Ins_7e486407(Ins_7e486407) 发表:
大佬您好。我按照您的方法试了一下，因为没有风扇的原因，我用磁力转子转动溶液，进而带动密封装置内的气体流动。实验室室温是18.5摄氏度，我将密封容器放在磁力水浴锅中，水温是25摄氏度恒定，磁力水浴锅的25摄氏度的水仅仅是比密封装置里的盐水高一点并没有完全淹没密封装置，将温湿度仪放进去后，温度显示20.2摄氏度左右，每隔5分钟我记录一下数据，一共记录了 2个小时，但是湿度一直在84%RH左右。请问跟您差距这么大的原因是因为没有用风扇吗？
我试验了几个表也是在85%RH.没有风机搅拌。你再现75%的结果了吗？
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Ins_69ab4200
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2024/6/6 18:44:35 10楼 管理 分享 倒序浏览 只看楼主 回复 私聊
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