標(biāo)準(zhǔn)氣體濃度確定的科學(xué)方法
如何確定標(biāo)準(zhǔn)氣體的濃度?
通常采用以下方法來確定標(biāo)準(zhǔn)氣體的濃度:
一、稱量法
原理:
稱重法是國際公認(rèn)的標(biāo)準(zhǔn)氣體定值方法之一。準(zhǔn)確稱量一定量的原料氣和稀釋氣,然后混合
均勻,根據(jù)質(zhì)量比和摩爾質(zhì)量計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)氣體濃度。
步驟:
首先,準(zhǔn)備高純度的原料氣體和稀釋氣體,以及高精度的平衡。將原料氣體充入已知體積的
容器中,準(zhǔn)確稱量容器的質(zhì)量,獲得充入原料氣體后的總質(zhì)量。然后,充入一定量的稀釋氣
體,再次稱量容器的質(zhì)量。
根據(jù)兩次稱重的質(zhì)量差,計(jì)算出原料氣和稀釋氣的質(zhì)量。結(jié)合原料氣和稀釋氣的摩爾質(zhì)量,
通過公式計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)氣體的濃度。
計(jì)算公式為:濃度 =(原料氣質(zhì)量÷原料氣摩爾質(zhì)量)÷(原料氣質(zhì)量÷原料氣摩爾質(zhì)量 + 稀釋氣質(zhì)
量÷稀釋氣摩爾質(zhì)量)×100%。
二、分壓法
原理:
分壓法是基于道爾頓分壓定律,即混合氣體中各組分氣體的分壓之和等于總壓。標(biāo)準(zhǔn)氣體的
濃度是通過測量各組分氣體的分壓來計(jì)算的。
步驟:
首先,準(zhǔn)備已知純度的原料氣和稀釋氣,以及壓力測量裝置。將原料氣和稀釋氣充入同一容
器中,測量混合氣的總壓力。
然后,根據(jù)原料氣、稀釋氣的純度和總壓,計(jì)算出各組分氣體的分壓。
最后,根據(jù)分壓計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)氣體的濃度。計(jì)算公式為:濃度:濃度。 =原料氣分壓÷總壓×100%。
三、動(dòng)態(tài)體積法
原理:
動(dòng)態(tài)體積法是通過測量一定時(shí)間內(nèi)流入和流出容器的氣體體積,以及容器內(nèi)氣體的壓力和溫
度變化來計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)氣體的濃度。
步驟:
首先,通過流量計(jì)控制已知濃度的原料氣和稀釋氣流入已知體積的容器。同時(shí),測量容器內(nèi)
的壓力和溫度。
一段時(shí)間后,停止氣體流入,測量容器內(nèi)的壓力和溫度變化。根據(jù)理想的氣體狀態(tài)方程,計(jì)
算出流入容器的氣體體積。
標(biāo)準(zhǔn)氣體的濃度是根據(jù)原料氣與稀釋氣的流量比和流入的氣體體積來計(jì)算的。
四、滲透法
原理:
滲透法是利用氣體在特定材料中的滲透特性制備標(biāo)準(zhǔn)氣體。滲透管中含有一定量的高純度原
料氣體。在一定溫度下,原料氣體通過滲透管壁滲透,與稀釋氣體混合形成標(biāo)準(zhǔn)氣體。滲透
率與溫度、滲透管的材料和結(jié)構(gòu)有關(guān)。
步驟:
首先,準(zhǔn)備滲透管、稀釋氣和溫度控制裝置。將滲透管置于一定溫度的環(huán)境中,使原料氣滲
出。將滲透的原料氣體稀釋到一定濃度,然后測量混合氣體的流量和濃度。
標(biāo)準(zhǔn)氣體的濃度是根據(jù)滲透率和稀釋氣流量來計(jì)算的。
這些方法各有優(yōu)缺點(diǎn)。在實(shí)際應(yīng)用中,標(biāo)準(zhǔn)氣體的濃度通常是根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)氣體的類型、濃度要
求、精度要求等因素來確定的。同時(shí),為了保證標(biāo)準(zhǔn)氣體濃度的準(zhǔn)確性,還需要嚴(yán)格的質(zhì)量
控制和校準(zhǔn)。