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天平和静电不得不说的事

点击: 次 时间:2017-12-26 17:13

寒冷干燥的冬季,我们在日常生活总会遭到一些现象的“亲切问候”:清早的头发,总是越梳越乱;脱毛衣时,经常能听见人心惶惶的噼里啪啦声;衣服上的灰尘很多,却怎么也拍不掉;触摸门把手、窗户框等金属器物,甚至跟人握手时,手总会感到电击似的刺痛̷̷有时候这些无法逃避的日常事情真是让人烦恼不堪,痛苦不已。
原来这都是静电惹的祸——在我国大部分地区的冬季,由于空气湿度小,化纤衣物、地毯、坐垫等受到摩擦,就会产生静电。如果静电聚集达到一定的电压,人接触时,就会产生“触电”现象。
    在实验室称量中不得不说的那些事
如前所述,恼人的静电作为一种常见的物理现象,经常会使人抓狂不已,在实验室称量中也不例外。绝大多数情况下,静电会对称量过程本身或实验结果产生不良影响。因此,怎样将静电的影响降至最低,在实验室中具有重要的研究意义。
A. 静电——形影不离的“称量好基友”
通常,在称量物和诸如防风罩或外壳等不与秤盘相接的天平固定部件上会附着静电荷,从而在它们之间形成一个静电场,导致静电干扰力的产生,这很有可能会引起称量值读数的变化,小到毫克,大到克的范围内。对于天平这种精密的称量仪器来说,这显然是不能接受的。
然而,在实际操作中处理或传送样品时,摩擦过程是不可避免的,比如称量物本身的摩擦、称量物在容器或皮重容器上面的摩擦、干燥箱内空气对流时的摩擦、托架上过滤器的摩擦̷̷而发生摩擦的大多数都是如塑料、玻璃、过滤介质、粉末等导电性不高的材料,因而接收的电荷只能极其缓慢地传给外界环境。所以说静电或多或少总是存在的。
在称量时,如果不采用任何除静电的措施,我们除了要测量出错误的绝对称量值以外,更重要的是还要通过较大的称量值偏差和很差的重复性估算出称量结果。由于静电荷之间的相互作用力分为吸引力和排斥力两种,所以称量结果的偏差也有正值和负值之分。如果是吸引力作用,称量物显得比实际上的要轻,排斥力作用则反之。
B. 空气湿度的影响
对于形形色色的电子天平来说,称量材料的静电特性主要取决于居支配地位的空气湿度。之所以干燥的冬季比潮湿的夏季更容易产生静电,正是因为当空气的相对湿度在65~70%以上时,物体表面往往会形成一层极微薄的水膜,使表面电阻率大大降低,静电荷就不易积聚;而如果相对湿度降至45%或更低时,如同在我们所处纬度气候条件下的冬季或空调室内环境,静电荷不容易逸散,就有可能形成高电位。因此保持工作环境的相对湿度是实验室中最简单的预防静电产生的方法。
 
C. 辅助装置
事实上,空气湿度增大虽然能够降低静电的影响,但是过大的湿度也会导致另外的不良结果,如样品受潮变质。归根结底,通过控制空气湿度来消除静电不是长久之计。随着科学技术的发展,人们通过进行不同的静电与称量试验,尝试了在静电产生过程中进行干预的各种方法,主要都是关注在天平上安装辅助装置的问题。
为了增强空气电离,人们曾经设想了在防风罩里安装一种放射性金属的辐射器,起到对静电荷的中和作用。但是后来考虑到放射性辐射的危险性,再加上设备的高成本,这个计划就胎死腹中;又比如,使用基于电离法的反静电枪,在高压电源电极上进行电晕放电,或通过离子轰击使物体表面中和,并进行强制通风,可有效减少电荷积聚。但是该方法如果操作不当很容易引发触电危险。
另外,还有一些规避静电源的一些办法,比如实验人员禁止穿着化纤外衣,不要使用塑料、玻璃等易产生静电的材料作为容器来装盛样品等。

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