To tylko jedna z 34 stron tej notatki. Zaloguj się aby zobaczyć ten dokument.
Zobacz
całą notatkę
Zbigniew Moroń
Wydział Podstawowych Problemów Techniki
Politechniki Wrocławskiej
Pomiary konduktywności cieczy
Czujniki i pomiary wielkości nieelektrycznych
InŜynieria Biomedyczna – wykład 7
Wrocław 2012/13
Zbigniew.Moron@pwr.wroc.pl
PLAN WYKŁADU
• wprowadzenie
• zaleŜność konduktywności od stęŜenia
• wpływ temperatury na konduktywność
• zasady pomiaru konduktywności cieczy
• czujniki konduktometryczne i ich właściwości
• czujniki o liczalnej stałej
• inne problemy
Wprowadzenie
• ponad 99,9 % cieczy na Ziemi przewodzi prąd
elektryczny – są to głównie roztwory elektrolitów
• wody oceaniczne i wody lądowe
• główny składnik organizmów Ŝywych
• ciecze najczęściej stosowane w gospodarce i przemyśle
• inne ciecze przewodzące:
rtęć, stopione metale, stopione sole
Przewodzenie prądu elektrycznego
• przewodnictwo elektronowe – metale i ich stopy
• przewodnictwo jonowe – roztwory elektrolitów i stopione sole
J e ⋅ (n+v + + n−v − )
σ = =
E
E
S/m, S/cm
σ – konduktywność elektryczna (inne oznaczenie – κ)
J – gęstość prądu, E – natęŜenie pola elektrycznego
e – ładunek elementarny
n+ i n– – liczba nośników na jednostkę objętości
v+ i v– – prędkości nośników ładunku
• prędkości jonów są duŜo mniejsze od prędkości elektronów
• roztwory elektrolitów przewodzą prąd elektryczny
znacznie gorzej od metali
Przewodzenie prądu elektrycznego przez ciecze
Konduktywności cieczy (25oC):
• stopiona miedź – 4,7⋅106 S/m
(1200oC)
• stęŜone kwasy – rzędu 100 S/m
(najlepiej przewodzące roztwory)
dla porównania:
• miedź w 25oC – 58⋅106 S/m
• 1 S/cm = 100 S/m
• 1 mS/cm = 0,1 S/m
Inne cechy przewodzenia jonowego w roztworach
istotne z punktu widzenia konduktometrii
• występowanie warstwy międzyfazowej
o właściwościach impedancji elektrycznej
• bardzo mocna zaleŜność konduktywności od temperatury
Ogólne zasady pomiaru
konduktywności roztworów elektrolitów
• niezbędny odpowiedni czujnik
• pomiary prądem przemiennym
Budowa PWE (podwójnej warstwy elektrodowej) przy niewystępowaniu
adsorpcji specyficznej – (a) oraz rozkład potencjału w PWE – (b)
Konduktywność i przewodnictwo molowe roztworów
• przewodnictwo molowe
Λ=
Konduktywność roztworów wodnych
kilku elektrolitów w temperaturze 180C
w zaleŜności od stęŜenia
κ
c
Przewodnictwo molowe roztworów
wodnych kilku elektrolitów w
temperaturze 250C jako funkcja
stęŜenia
Wpływ temperatury na konduktywność roztworów
• brak ogólnych wzorów teoretycznych
• wzory empiryczne – aproksymacja danych doświadczalnych
[
]
κ t = κ tr 1 + α ⋅ (t − t r ) + β ⋅ (t − t r )2 + γ ⋅ (t − t r )3 + ...
t – temperatura pomiaru, tr – temperatura odniesienia
κt i κtr – konduktywność roztworu w temperaturze t i tr
α, β, γ – współczynniki temperaturowe
• bardzo duŜe wartości współczynnika α: 1,5 – 5%/oC
• charakterystyka temperaturowa roztworu zaleŜy
od rodzaju jonów obecnych w roztworze i od ich stęŜenia
Wpływ temperatury na konduktywność roztworów c.d.
• charakterystyki mogą być nieliniowe i niemonotoniczne
• nawet bardzo małe
... zobacz całą notatkę
Komentarze użytkowników (0)