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酸度計(jì)與電導(dǎo)率儀溫度補(bǔ)償器的原理與區(qū)別
緒論
酸度計(jì)和電導(dǎo)率儀是廣泛應(yīng)用于科學(xué)實(shí)驗(yàn),、環(huán)境監(jiān)測(cè)和生產(chǎn)環(huán)節(jié)的一種常用科學(xué)分析儀器。酸度計(jì)和電導(dǎo)率儀的使用和檢定都離不開(kāi)各自使用的溶液,，而溶液的pH值和電導(dǎo)率都與溫度密切相關(guān),，當(dāng)溫度發(fā)生變化時(shí)，pH值和電導(dǎo)率會(huì)發(fā)生不同變化,。在計(jì)量檢定過(guò)程中我們發(fā)現(xiàn)對(duì)兩種儀器溫度補(bǔ)償器的正確使用對(duì)測(cè)量結(jié)果有較大影響,，而且部分儀器使用者，因?qū)囟妊a(bǔ)償器的原理和兩者之間的區(qū)別理解不正確,，使用不當(dāng),，造成測(cè)得數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確,，所以正確理解溫度補(bǔ)償器的原理和區(qū)別是至關(guān)重要的。
一,、酸度計(jì)和電導(dǎo)率儀溫度補(bǔ)償器的原理和作用
1,、酸度計(jì)溫度補(bǔ)償器的原理和作用
在酸度計(jì)計(jì)量檢定和使用中，我們發(fā)現(xiàn)pH值測(cè)量不準(zhǔn)確的原因主要是未能正確使用溫度補(bǔ)償器造成的,。下面就介紹一下酸度計(jì)溫度補(bǔ)償器的原理,、對(duì)pH示值的影響和產(chǎn)生問(wèn)題的原因。對(duì)于酸度計(jì)來(lái)說(shuō),，不同溶液的pH值的溫度系數(shù)差別很大,，要將不同溫度下的pH值折算到25℃時(shí)的pH值是非常困難的，也沒(méi)有必要,。所以酸度計(jì)的溫度補(bǔ)償器是將其電極在標(biāo)定溫度下得到的轉(zhuǎn)換系數(shù)按能斯特公式換算到當(dāng)前溫度下的轉(zhuǎn)換系數(shù),，從而得到當(dāng)前溫度下的pH值。其中酸度計(jì)是用電位相對(duì)測(cè)量法來(lái)測(cè)定溶液pH值的,，其理論依據(jù)來(lái)自于能斯特方程式：
通過(guò)對(duì)一臺(tái)PHS-3C型號(hào)酸度計(jì)在25℃條件下使用標(biāo)準(zhǔn)緩沖液校準(zhǔn)后,，對(duì)同一溶液在不同溫度下的pH值進(jìn)行測(cè)量實(shí)驗(yàn)，得到結(jié)果如下：
由此表可看出溫度補(bǔ)償器固定在25℃條件下時(shí)（即不啟動(dòng)酸度計(jì)的溫度補(bǔ)償器時(shí)）,，測(cè)量溶液的mv值是不隨著溫度變化而變化的,，酸度計(jì)測(cè)得的pH值也永遠(yuǎn)是標(biāo)定溫度下的pH值；當(dāng)酸度計(jì)啟動(dòng)溫度補(bǔ)償器時(shí),，測(cè)量溶液的mv值同樣是不隨著溫度變化而變化的,，但是測(cè)得的pH值是隨溫度的改變而變化的,。根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)我們可以發(fā)現(xiàn),，隨著溶液溫度的改變，由于溶液的mV值是不隨溫度的變化而變化的,，所以被測(cè)溶液與標(biāo)定溶液間的電位差也是不發(fā)生變化的,，隨著溫度的變化實(shí)際發(fā)生變化的是每mV值變化量對(duì)應(yīng)的pH值的變化量，通過(guò)公式（3）我們可以發(fā)現(xiàn)這就使得K值發(fā)生了變化,，所以酸度計(jì)通過(guò)溫度補(bǔ)償調(diào)整轉(zhuǎn)換系數(shù)K來(lái)抵消溫度變化引起的電動(dòng)勢(shì)差的變化,。因此，為了適應(yīng)各種溫度狀態(tài)下pH值的測(cè)量,，酸度計(jì)中均設(shè)有溫度補(bǔ)償裝置,。
2、電導(dǎo)率儀溫度補(bǔ)償器的原理和作用
電導(dǎo)率的大小與電解質(zhì)在水中的離解度及離子的遷移速度有密切的關(guān)系,，而離解度及遷移速度又與溶液的溫度有關(guān),。溫度升高，溶液的電導(dǎo)率增加,，反之,，則電導(dǎo)率減小,。溶液的電導(dǎo)率受溫度的影響較大，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)見(jiàn)下表,。通過(guò)對(duì)一臺(tái)DDS-307型號(hào)電導(dǎo)率在溶液不同溫度下進(jìn)行溫度補(bǔ)償實(shí)驗(yàn),，得到結(jié)果如下：
由此表可以看出不進(jìn)行溫度補(bǔ)償，同一溶液的電導(dǎo)率隨著溶液溫度的增加而不斷增大,，使得測(cè)量結(jié)果沒(méi)有參考價(jià)值,，所以電導(dǎo)率的測(cè)量結(jié)果一般均折算到參考溫度下（參考溫度：20℃或25℃，使用25℃時(shí)較多）,。如果把電導(dǎo)率儀的溫度補(bǔ)償器關(guān)掉,，則需先測(cè)出溶液的溫度及該溫度下的電導(dǎo)率，再將測(cè)得的結(jié)果換算到參考溫度的電導(dǎo)率,。公式如下：
通過(guò)式（4）可以看出當(dāng)電導(dǎo)率儀不啟動(dòng)溫度補(bǔ)償器時(shí),，即溫度校正系數(shù)為0.00%時(shí)，測(cè)得的電導(dǎo)率為溶液實(shí)際溫度下的電導(dǎo)率,，需要人工換算成參考溫度下溶液的電導(dǎo)率值,，否則測(cè)得值沒(méi)有參考價(jià)值。電導(dǎo)率儀的溫度補(bǔ)償器的作用就是為了克服溫度的影響,，將溶液在實(shí)際溫度下的電導(dǎo)率值轉(zhuǎn)換為參考溫度(一般為25℃)下的電導(dǎo)率值,，使得溶液在不同溫度下的電導(dǎo)率具有可比性，以滿足各行各業(yè)比對(duì)或控制指標(biāo)的需要,。因此,，市面上越來(lái)越多的電導(dǎo)率儀具有溫度補(bǔ)償功能，在檢定過(guò)程中,，檢定規(guī)程規(guī)定增加這一檢定項(xiàng)目看來(lái)也是很有必要的,。
二、酸度計(jì)與電導(dǎo)率儀溫度補(bǔ)償器使用過(guò)程中的注意事項(xiàng)
1,、酸度計(jì)溫度補(bǔ)償器使用中的注意事項(xiàng)
由于酸度計(jì)測(cè)量過(guò)程中溶液的mV值是不隨溫度的變化而改變的,，實(shí)際上起到作用的是通過(guò)調(diào)節(jié)溫度補(bǔ)償器進(jìn)而調(diào)整轉(zhuǎn)換系數(shù)K，進(jìn)而改變每mV變化量引起的pH的變化量,，所以在使用酸度計(jì)時(shí)需要注意的是用于標(biāo)定儀器的標(biāo)準(zhǔn)參考溶液與被測(cè)溶液的溫度差,。
2、電導(dǎo)率儀溫度補(bǔ)償器使用中的注意事項(xiàng)
通過(guò)公式（4）我們發(fā)現(xiàn),，在將電導(dǎo)率修正為參考溫度下電導(dǎo)率時(shí),，溫度校正系數(shù)β是一個(gè)關(guān)鍵參數(shù)，且不同的溶液溫度校正系數(shù)也不同,，所以在使用溫度校正系數(shù)不可調(diào)節(jié)的電導(dǎo)率儀時(shí),，溫度校正系數(shù)會(huì)引入測(cè)量誤差，所以在進(jìn)行準(zhǔn)確度要求較高的測(cè)量時(shí)，如果溫度校正系數(shù)不能調(diào)整為溶液實(shí)際的溫度校正系數(shù),，則應(yīng)該關(guān)閉電導(dǎo)率儀的溫度補(bǔ)償功能,，通過(guò)準(zhǔn)確測(cè)量溶液溫度后根據(jù)公式（4）計(jì)算出參考溫度下的電導(dǎo)率值，或?qū)⒈粶y(cè)溶液的溫度嚴(yán)格控制在參考溫度條件下測(cè)量,，進(jìn)而減小測(cè)量誤差,。
三、儀器使用中溫度補(bǔ)償器出現(xiàn)異常的快速判定方法
1,、酸度計(jì)溫度補(bǔ)償器出現(xiàn)異常的快速判定方法
先通過(guò)兩點(diǎn)標(biāo)定斜率,，并測(cè)量第三種標(biāo)準(zhǔn)溶液示值誤差合格。然后用酸度計(jì)測(cè)量第三種標(biāo)準(zhǔn)溶液在打開(kāi)溫度補(bǔ)償器時(shí)的pH值及其溫度,，查找JJG119-2018《酸度計(jì)檢定規(guī)程》,規(guī)程中表A.2顯示了標(biāo)準(zhǔn)溶液不同溫度下對(duì)應(yīng)的pH值,，通過(guò)與測(cè)量的pH值進(jìn)行對(duì)比，測(cè)量結(jié)果的示值誤差應(yīng)小于儀器對(duì)應(yīng)等級(jí)的允許誤差,，否則酸度計(jì)的溫度補(bǔ)償器功能可能出現(xiàn)異常,，應(yīng)及時(shí)送檢。
2,、電導(dǎo)率儀溫度補(bǔ)償器出現(xiàn)異常的快速判定方法
結(jié)論
綜上所述,，電導(dǎo)率儀溫度補(bǔ)償器，其作用就是為了克服溫度的影響,，將溶液在實(shí)際溫度下的電導(dǎo)率值轉(zhuǎn)換為參考溫度(一般為25℃)下的電導(dǎo)率值,，使得溶液在不同溫度下的電導(dǎo)率具有可比性。而酸度計(jì)的溫度補(bǔ)償器,，其作用是將電極在標(biāo)定溫度下得到的轉(zhuǎn)換系數(shù)按能斯特公式換算到實(shí)際溫度下的轉(zhuǎn)換系數(shù),，從而得到實(shí)際溫度下的pH值。
由此可見(jiàn)兩種儀器的溫度補(bǔ)償作用是有所區(qū)別的,，不能混淆,，只有正確理解酸度計(jì)和電導(dǎo)率儀的溫度補(bǔ)償器對(duì)于儀器測(cè)量準(zhǔn)確度的意義和作用，才能促進(jìn)儀器的合理,、正確使用,，保證測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確性,。同時(shí)通過(guò)文中溫度補(bǔ)償器出現(xiàn)異常的快速判定方法,，使用者就可以自己合理判定溫度補(bǔ)償功能是否正常工作，當(dāng)發(fā)現(xiàn)儀器溫度補(bǔ)償器可能存在異常時(shí),，需及時(shí)到計(jì)量檢測(cè)機(jī)構(gòu)對(duì)儀器進(jìn)行檢定,。
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