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电导率的电导率与电导率的测量原理,电导率的影响因素

发布时间:2022-01-12 15:09:11   访客:405

   电导率,物理学概念,指在介质中该量与电场强度之积等于传导电流密度。对于各向同性介质,电导率是标量;对于各向异性介质,电导率是张量。生态学中,电导率是以数字表示的溶液传导电流的能力。单位以每米毫西门子(mS/m)表示。

   电导率的测量通常是溶液的电导率测量。固体导体的电阻率可以通过欧姆定律和电阻定律测量。电解质溶液电导率的测量一般采用交流信号作用于电导池的两电板,由测量到的电导池常数K和两电板之间的电导G而求得电导率。

   电导率测量中早采用的是交流电桥法,它直接测量到的是电导值。常用的仪器设置有常数调节器、温度系数调节器和自动温度补偿器,在一次仪表部分由电导池和温度传感器组成,可以直接测量电解质溶液电导率。

一、电导率的测量原理电导率的测量原理是将相互平行且距离是固定值L的两块板(或圆柱电),放到被测溶液中,在板的两端加上一定的电势(为了避免溶液电解,通常为正弦波电压,频率1~3kHz)。然后通过电导仪测量板间电导。

电导率的测量需要两方面信息。一个是溶液的电导G,另一个是溶液的几何参数K。电导可以通过电流、电压的测量得到。根据关系式S=G可以等到电导率的数值。这一测量原理在直接显示测量仪表中得到广泛应用。

而K= L /A

测量电的有效板;

两板的距离;

这一值则被称为电常数。在电间存在均匀电场的情况下,电常数可以通过几何尺寸算出。当两个面积为1cm的方形板,之间相隔1cm组成电时,此电的常数K=1cm。如果用此对电测得电导值G=1000,则被测溶液的电导率K=1000cm。

   一般情况下,电常形成部分非均匀电场。此时,电常数必须用标准溶液进行确定。标准溶液一般都使用KCl溶液这是因为KCl的电导率的不同的温度和浓度情况下非常稳定,准确。0.1mol/l的KCl溶液在25℃时电导率为12.88ms/cm。

   所谓非均匀电场(也称作杂散场,漏泄场)没有常数,而是与离子的种类和浓度有关。因此,一个纯杂散场电是复杂的电,它通过一次校准不能满足宽的测量范围的需要。

二、影响因素

(1)温度:电导率与温度具有很大相关性。金属的电导率随着温度的增高而降低。半导体的电导率随着温度的增高而增高。在一段温度值域内,电导率可以被近似为与温度成正比。为了要比较物质在不同温度状况的电    导率,必须设定一个共同的参考温度。电导率与温度的相关性,时常可以表达为,电导率对上温度线图的斜率。

(2)掺杂程度:固态半导体的掺杂程度会造成电导率很大的变化。增加掺杂程度会造成高电导率。水溶液的电导率高低相依于其内含溶质盐的浓度,或其它会分解为电解质的化学杂质。水样本的电导率是测量水的含盐成分、含离子成分、含杂质成分等等的重要指标。水越纯净,电导率越低(电阻率越高)。水的电导率时常以电导系数来纪录;电导系数是水在 25C 温度的电导率。

(3)各向异性:有些物质会有异向性 (anisotropic) 的电导率,必需用 3 X 3 矩阵来表达(使用数学术语,第二阶张量,通常是对称的)。

三、的电导率基准和不少的电导率基准是以相对测量法建立的,是一种副基准。

   将一种纯度优于99.99%的高纯度氯化钾作为符合推荐的电导率基准物质,由它所配制的基准溶液应具有推荐电导率值。以25℃的溶液电导率为超始点,相应地测出各个电导率常数,然后按下式求出其他温度的电导率常数K

K=K0(1-at)

   式中,K0为0℃下电导池常数;a为制作电导池所用玻璃线性膨胀系数;t为溶液温度,单位℃。

  上式为近似推导结果,与考虑复杂情况时多不会超过正负1xl0^(-5)的差别。再根据不同温度下各溶液在相应电导池上所实测到的电阻值,相应地计算出各溶液在不同温度下的电导率。因为电导池常数相对变化的温度系数为-8.49x10^(-6)℃-1,而KCl溶液电导率的温度系数大约为+2x10^(-2)℃-1。因此,假如1D、0.1D和0.01D溶液在18℃和20℃下所测得的电导率与推荐值,则可以认为这样的相对测量方法是可靠的,这在以后的样品比较中得到了验证。其中20℃的推荐值是1972年和1976年IUPAC推荐值。

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