Przewodnictwo ogólne
Przewodność elektryczna jako stała wielkość fizyczna wskazuje stopień, w jakim substancje lub mieszaniny substancji mogą przewodzić prąd. Wartość jest inna dla każdej mieszaniny substancji i dla każdej substancji.
Przewodnictwo jest stałą fizyczną, co oznacza, że pewna substancja lub pewna mieszanina substancji zawsze równie dobrze przewodzi prąd elektryczny.
Z punktu widzenia obliczeń przewodnictwo jest ważne przy określaniu gęstości prądu w połączeniu z natężeniem pola elektrycznego. Specyficzna oporność elektryczna substancji lub mieszaniny substancji jest dokładnie odwrotnością przewodnictwa elektrycznego.
Symbol przewodnictwa elektrycznego w obszarach technicznych, fizycznych i chemicznych może być inny. Przewodnictwo, a dokładnie nazywane przewodnictwem, można określić greckimi literami sigma, kappa lub gamma.
Jednostki przewodnictwa elektrycznego
Do określenia przewodnictwa używa się jednostki SI S / m (Siemens na metr). Jeśli przewodnictwo jest bardzo niskie, w obszarze technicznym przewodnictwo jest często podawane w µS / cm.
Rząd wielkości przewodności elektrycznej
Najlepszymi przewodnikami elektrycznymi są metale. Srebro jako najlepszy przewodnik ma przewodnictwo 61.380.000 S / m, stal nierdzewna około jednej sześćdziesiątej tej.
Woda jest znacznie gorszym przewodnikiem niż ciecz. Woda morska ma przewodnictwo ok. 5 S / m, woda ultraczysta ma przewodnictwo 0,0000005 S / m.
Przewodnictwo elektryczne w cieczach
Przewodność zależy od liczby swobodnie dostępnych mobilnych nośników ładunku w cieczy. Są to jony, sole i pojedyncze rozpuszczone substancje, które reprezentują naładowane cząsteczki.
Dużą różnicę w przewodnictwie wody morskiej w porównaniu z wodą ultraczystą można wytłumaczyć wyłącznie zawartością soli. W przeciwieństwie do tego woda osmotyczna jest wyjątkowo słabym przewodnikiem, podobnie jak woda zdemineralizowana.
Jeśli dodamy około 4% soli do wody ultraczystej lub wody całkowicie zdemineralizowanej, przewodność wzrośnie tysiąckrotnie.
W zależności od rodzaju nośnika ładunku
Jednak w cieczach rolę odgrywa nie tylko liczba swobodnie poruszających się jonów, ale także ilość przenoszonego przez nie ładunku.
Na przykład ilość ładunku magnezu wynosi 2+, podczas gdy dla jonów wapnia jest to tylko 1+. Można to rozpoznać po pisowni jonów: Ca + i Mg2 +.
Ponadto wpływ ma również prędkość poszczególnych typów jonów w kierunku pola, ale składnik ten jest pomijalny w tej analizie.
Wniosek jest taki, że przewodnictwo wody zależy nie tylko od ilości rozpuszczonych w niej jonów, ale także od rodzaju rozpuszczonych w niej jonów. Dlatego nie wszystkie wody są równie dobre. To zależy od konkretnego składu mineralnego.
Zastosowanie techniczne do określania czystości
W przypadku wody destylowanej i wody zdemineralizowanej przewodnictwo elektryczne można zastosować bezpośrednio jako miarę czystości.
W tym przypadku czystość należy rozumieć jedynie jako brak naładowanych jonów i cząstek w wodzie. Nienaładowane cząstki nie są rejestrowane podczas pomiaru i nie wpływają na wynik pomiaru.
Im niższe przewodnictwo elektryczne wody, tym mniej jonów i czystsza woda.
Ogólną zawartość jonów i rozpuszczonych soli można również dobrze oszacować na podstawie przewodnictwa każdej wody. Jednak pomiar przewodnictwa jest rzadko stosowany jako metoda określania określonych wartości w normalnej wodzie.
Zależność przewodnictwa od temperatury
Przewodnictwo wszystkich gazów, roztworów i elektrolitów jest w dużym stopniu zależne od temperatury. Dotyczy to również wody z rozpuszczonymi w niej jonami. Liczba swobodnie poruszających się jonów i ruchliwość nośników ładunku znacznie wzrasta wraz ze wzrostem temperatury. Oznacza to, że przewodnictwo również znacznie wzrasta wraz ze wzrostem temperatury.
Niedokładność przy wyższych stężeniach
Tak zwane interakcje międzyjonowe powodują, że przy wyższych stężeniach pojedynczych lub wszystkich jonów zależność między przewodnictwem a jonami lub ilością ładunku staje się coraz bardziej nieprecyzyjna.
Im więcej jonów znajduje się w cieczy - lub w wodzie - tym silniej hamują się nawzajem. Zmniejsza się swobodna ruchliwość jonów w cieczy.
Pomiar przewodnictwa
Przewodność można określić za pomocą specjalnie zaprojektowanego urządzenia pomiarowego. Alternatywnie można również zmierzyć opór właściwy w cieczy, a tym samym wyznaczyć odpowiednią przewodność za pomocą obliczeń.
Istnieją proste ręczne urządzenia do pomiaru przewodności. Mierzysz przewodność między dwiema elektrodami testowymi na podstawie spadku natężenia prądu między wyjściem a prądem końcowym. Przewodność można odczytać bezpośrednio na wyświetlaczu.
porady i wskazówki
Pomiar przewodności nie może wykazać obecności nienaładowanych cząstek. Niektóre zanieczyszczenia spowodowane nienaładowanymi substancjami w wodzie nie wpływają na pomiar przewodności. Należy o tym pamiętać.
