Оценка проводимости питательного раствора в Hydrobuddy – Наука в гидропонике

Людей, использующих Hydrobuddy, могут сбить с толку его оценки электропроводности, особенно потому, что его значения часто могут не совпадать с показаниями кондуктометров в реальной жизни. Эта путаница может быть вызвана непониманием того, как рассчитываются эти значения, а также приближений и допущений, которые делаются в процессе. В этом посте я хочу поговорить о теоретическом расчете электропроводности, показаниях счетчиков и о том, почему оценки Hydrobuddy могут отличаться от фактических измерений.

На изображениях выше показано использование HydroBuddy для расчета стандартного решения Хогланда для резервуара объемом 1000 л. Рецепт раствора Хоугланда выражается в виде ряда концентраций элементов, все они выражены в частях на миллион (частей на миллион) единиц. Результаты показывают, что конечная проводимость этого раствора должна быть 1,8 мСм/см, но в действительности проводимость свежеприготовленного раствора Хогланда полной концентрации будет близка к 2,5 мСм/см. Вы заметите, что HydroBuddy не смогла правильно рассчитать это значение с большим отрывом, промахнувшись почти на 30%. Но как HydroBuddy вычисляет это значение в первую очередь?

Электропроводность нельзя рассчитать, используя количество растворенных твердых веществ в единицах массы, потому что заряды переносятся на ион, а не на грамм вещества. Чтобы выполнить расчет электропроводности, нам сначала нужно преобразовать значения наших элементов в молярные количества, а затем связать эти значения с предельной молярной электропроводностью каждого иона, поскольку каждый ион может переносить заряд по-разному (вы можете найти значения, используемые HydroBuddy, в таблице, доступной в Эта статья). По сути, это означает, что мы выясняем, сколько у нас ионов каждого вида, и умножаем это количество на количество, которое каждый ион обычно может транспортировать, если бы он был сам по себе в растворе. Сумма является первой оценкой при расчете проводимости.

На изображении выше показан результат этих расчетов для примера с идеально подготовленным раствором Хоугланда. Вы можете видеть, что оценка по предельной молярной проводимости изначально составляет 2,7 мСм/см, что намного ближе к ожидаемым 2,5 мСм/см, но затем HydroBuddy вносит дополнительную корректировку, которая снижает это значение до 1,8 мСм/см. Это делается потому, что предельные значения молярной проводимости предполагают бесконечное разбавление — то, что проводит ион, если бы он был сам по себе в растворе, — но на самом деле присутствие других ионов может уменьшить фактическую проводимость вещей в растворе. HydroBuddy очень прямо объясняет это, умножая результат на 0,66, фактически предполагая, что измеренное значение электропроводности будет составлять 66% от значения, рассчитанного на основе предельных значений молярной электропроводности. Конечно, во многих случаях это неправильно, потому что снижение активности из-за присутствия других ионов не такое сильное. Однако во многих случаях это также может быть правильным, в первую очередь в зависимости от веществ, которые используются для приготовления составов, и соотношений между различными питательными веществами.

По моему опыту, HydroBuddy имеет тенденцию сильно недооценивать проводимость растворов, которые получают большую часть своей проводимости от нитратов, как в этом примере, но имеет тенденцию работать намного лучше, когда есть большой вклад от ионов сульфата. Когда я впервые запрограммировал HydroBuddy, все мои эксперименты проводились с гораздо более тяжелыми сульфатными растворами, поэтому значение корректирующего параметра, которое я в конечном итоге использовал для программы, оказалось плохим компромиссом для растворов, которые значительно отклонялись от этого состава. Имея достаточно данных, возможно, в будущем можно будет найти более продвинутое решение для оценки проводимости, которое может учитывать нелинейные зависимости в зависимости проводимости и активности различных ионов в растворе.

Если измеренная электропроводность отличается от электропроводности, рассчитанной в HydroBuddy, вам не следует об этом беспокоиться, так как значения HydroBuddy предназначены только для приблизительной оценки, чтобы дать вам представление о том, на что может быть похожа электропроводность, но из-за своей простоты не могут предоставить более точное значение на данный момент. Самое главное, чтобы все соли, веса и объемы были адекватно измерены, чтобы получить желаемое решение.