电解质电导率国家基准测量结果的不确定度分析

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1、电解质电导率国家基准测量结果的不确定度分析一、说明国家电解质电导率测量基准采用相对测量方法，溯源到国际法制计量组织(OIML)的国际推荐值。这里仅分析对于KCl浓度约为0.01MKCl的溶液的电导率已不确定度分析。1、测量程序：测量程序如图1所示：按OIML推荐，配置0.01M的KCl电导率基准溶液在标准温度下(25℃)测量电导池常数计算测量温度下(20℃)的电导池常数测量待测溶液在测量温度下的电导率各步骤说明A.按OIMLR56要求配置用于确定电导池常数的基准溶液称取质量约为0.74552g（进行浮力校正）的烘干后的固体KCl的m，同约KCl1000g的去

2、离子水m（浮力校正后）配制成基准溶液。KCl对基准溶液的电导率w的贡献κtR:KCl—1—mκκtR=KCl⋅OIML——————————————(1)KClm.074552w1000其中κ为国际建议给出的25℃时的标准值，为0.140823S/m。OIMLt1在(20±0.05)℃测量用于配置基准溶液的去离子水的电导率为κ，用下式W计算25℃时的去离子水的电导率κtR:W2tR1+.00360×25+.0000215×25t120κ=×κ=.113×κ1[+（t1−20）×.003]W2WW1+.00360×20+.0000215×20κtR=.113×κ

3、20.0(03t1+4.0）------------------(2)WW式中：0.03为去离子水的温度补偿系数，由于t1在20℃附近很小的温度范围内波动，温度系数可以认为线性。基准溶液在参考温度(25℃)的电导率值κtR用下列公式确定：SolκtR=κtR+κtR,SolKClW将(1)式和(2)式带入上式，得到基准溶液在25℃时的电导率：tRmKClκOIML20κ=⋅+.113×κ.0(03t1+4.0）-------(3)SolWm.741913Sol1000-1B.将基准溶液充入电导池常数约为2cm的电导池中，在(25±0.003)℃的恒温条件下测

4、量电导池中溶液的电阻，按照以下公式计算25℃时的电导池常数J。tR—2—tRκSoltRtRJ==κ⋅R=κ⋅R1(−(t−25)×.002)tRSoltRSol25RGtRtRJ=κ⋅R⋅5.1(−.002t)--------------(4)tRSol25R其中：G和R分别为25℃测量的电导池的电导和电阻，0.02为KCl溶液电导tRtR率的温度系数。C.按照下列公式计算测量温度t约为20℃时的电导池常数J。t1−20αJ=J⋅-------------------(5)ttR1−25α其中α为用于制作电导池的硬质玻璃的膨胀系数。D.将待测溶液充入电导池

5、中，控制温度t在测量温度(20±0.003)℃，测量溶液电阻，计算该溶液在温度t的电导率。tJtJtκ=J⋅G==SolttRR1(−(t−20)×.002)t20Jttκ=-------------------(6)SolR4.1(−.002t)202、计算：将(3)(4)(5)式带入(6)式，得到以下关系式：tR25（5.1−.002tR)(1−20α)mKClκOIML20κ=⋅(⋅+.113⋅κ.0(03t1+4.0))-----(7)SolWR4.1(−.002t)(1−25α)m.74191320Sol1000—3—二、识别和量化不确定源：根据计

6、算公式，不确定度源有以下几个20R，R，α，t,t,m,m,κ,κ,t2520RKClSolOIMLW1R25R20ttRt1检定分辨率Pt电阻Pt电阻检定Pt电阻分辨率温度波动测温电桥测温电桥测温电桥温度波动温度波动温度波动温度波动tҚSol分辨率测量分辨率校准温度波动校准tҚOIMLmKClmSolҚwα三、量化不确定度组分国际建议给出的标准值κOIML使用的纯度为99.95%以上的固体KCl,符合国际建议对配制基准溶液所用的KCl的纯度要求。国际建议给出标准值的相对标准不确定度为0.03%,(k=2),则—4—.014083×.00003u(κ)==.

7、021μS/cmOIML2t1纯水在温度t1时的电导率值κ：Wa.用于测量纯水电导率的电导率仪为0.2级电导率仪，鉴定结果的不确定度.0002为0.2%(k=2),则由于检定引入的不确定度为：2×=.0002μS/cm2b.0.2级电导率的引用误差为0.2%，不考虑测量量程变化引入的电导池常数线性变化，测量结果未加修正，假设符合均匀分布，引入的不确定度为：2×2.0%=.00023μS/cm3c.电导率仪分辨率为0.001μS/cm，分辨率带入的不确定度为.00005=.0000293t1纯水在温度t1时的电导率值κ的不确定度为W()t1222uκ=.000

8、2+.00023+.000029=.00031μS/