سيمنز
يُنزل عالم المحيطات مسبارًا من جانب السفينة، فلا يقيس الملح بل التيار. يمر بين قطبي المسبار تيار متناوب، ومن شدته يعرف الجهاز كمية الملح في الماء. فماء البحر يوصل التيار أفضل بملايين المرات من الماء الخارج من جهاز تنقية مخبري. ومنذ عام 1978 تُحدَّد ملوحة المحيط بهذه الطريقة بالذات.
الموصلية مقلوب المقاومة. فالمقاومة تبيّن مقدار ما يعيق الموصل التيار، والموصلية تبيّن مدى سهولة مرور التيار فيه. والسيمنز الواحد هو الموصلية التي يدفع عندها جهد قدره 1 V تيارًا قدره 1 A. وقد اقترح اللورد كلفن أن تُسمّى هذه الوحدة «مو»: وهي كلمة «أوم» (ohm) مقروءة بالمقلوب.
| الرمز | S |
| التعريف | أمبير لكل فولت · A/V · Ω⁻¹ · kg⁻¹·m⁻²·s³·A² |
| قيم مرجعية | كمّ الموصلية 2e²/h — 77,480 917 µS · محلول KCl بتركيز 0,01 mol/L — 1413 µS/cm عند 25 °C · 1 S = 1 ℧ |
| معيار | مو، ℧ — منذ 1883 · السيمنز في النظام الدولي منذ 1971، المؤتمر العام الرابع عشر |
| المعايير | ISO 80000-6 · ISO 7888 · IEC 60746-3 · SI Brochure 9th ed. |
| قيم نموذجية | 5,5 µS/m — ماء فائق النقاء · 5,3 S/m — ماء البحر · 60 MS/m — النحاس |
01 · التعريف
أمبير واحد لكل فولت
الموصلية G تساوي التيار الذي يمر في الموصل عند جهد قدره فولت واحد. وهي مقلوب المقاومة: الموصل الذي مقاومته 1 kΩ موصليته 1 mS، والذي مقاومته 1 Ω موصليته 1 S. والحساب بالسيمنز مريح حيث يسري التيار في عدة مسارات معًا. فموصليات الفروع المتوازية تُجمع ببساطة.
في الفلز تحمل الإلكترونات التيار، وفي الماء تحمله أيونات الأملاح الذائبة. الماء النقي لا يكاد يوصل، لكن كل رشة ملح تضيف أيونات. لذلك يُستدل من موصلية الماء على مقدار ما فيه من أملاح. ولهذا تُستعمل الموصلية النوعية: موصلية مكعب من المادة منسوبة إلى طوله ومساحته.
لماذا تُجمع على التوازي السيمنزات لا الأومات
بطارية جهدها 10 V تغذي أربعة مقاومات موصولة على التوازي. ويمكن وصل كل فرع وفصله. النقاط الحمراء هي التيار في الفرع، وتجري أسرع كلما زادت موصليته. وتيار كل فرع يساوي موصليته مضروبة في 10 V، والتيارات تُجمع. لذلك تُجمع الموصليات أيضًا، أما المقاومة الكلية فتُحسب عبر الكسور.
يقيس جهاز الماء الموصلية بين قطبين، لكنه يعرض الموصلية النوعية. ولهذا يقسم السيمنزات على ثابت الخلية، أي نسبة المسافة بين القطبين إلى مساحتهما. وفي خلية قطباها بمساحة 1 cm² وعلى بعد 1 cm تتطابق الأرقام، وتختلف الوحدات فقط: µS وµS/cm. وإذا باعدنا القطبين إلى الضعف انخفضت الموصلية إلى النصف، وبقيت الموصلية النوعية كما هي.
لماذا يوصل الملح التيار ولا يوصله السكر
على اليسار مقياس الموصلية، ومجسّه مغموس في كوب سعته 200 mL. يطبّق الجهاز جهدًا متناوبًا بين قطبين من البلاتين ويقيس التيار. النقاط الحمراء أيونات الصوديوم وفلزات أخرى، والزرقاء أيونات الكلور وبقايا الأحماض. وفي كل مرة تتغير فيها إشارة الجهد تستدير الأيونات نحو القطب الآخر. ويمكن بالملعقة في الأعلى إضافة ملح أو سكر. والصفيحة تحت الكوب تسخّن الماء أو تبرّده. وفي العدسة المكبرة على اليمين يظهر أن الأيون يجرّ معه غلافًا من جزيئات الماء. والجهد المتناوب في المشهد مُبطّأ ألف مرة.
اختر الماء وأضف إليه الملح.
02 · التحويل
| الوحدة | القيمة | أين تَرِد |
|---|---|---|
| {n} | {v} | {note} |
المو، ℧، يساوي السيمنز تمامًا. ولا يزال يُصادف في الأدبيات التقنية الأمريكية.
للماء تُكتب µS/cm. و1 µS/cm = 0,1 mS/m = 100 µS/m — وهي الموصلية النوعية نفسها.
تعرض أجهزة قياس الأملاح قيمة TDS بوحدة mg/L. وهذا ليس قياسًا بل تحويل: تُضرب الموصلية النوعية في 0,5—0,7.
03 · مراتب العِظَم
04 · أدوات القياس
05 · قواعد الكتابة
06 · الوحدات المجاورة
07 · القسم التاريخي
منذ عام 1978 تُحدَّد ملوحة المحيط وفق مقياس PSS-78. وهي نسبة بين موصليتين نوعيتين: موصلية العيّنة وموصلية محلول كلوريد البوتاسيوم، 32,4356 g لكل كيلوغرام من الماء، عند 15 °C. فإذا كانت النسبة واحدًا كانت الملوحة 35. ولمعايرة مقاييس الملوحة في العالم كله تُرسل أمبولات محكمة الإغلاق من ماء البحر القياسي. وعلى كل دفعة تُدوَّن نسبتها K₁₅.
تُعاير مقاييس الموصلية العادية بمحاليل KCl. فالمحلول بتركيز 0,01 mol/L يعطي 1413 µS/cm عند 25 °C. وتزداد الموصلية النوعية للماء نحو 2 % لكل درجة. لذلك يحوّل الجهاز القراءة إلى 25 °C، ويُكتب في المحضر الرقمان كلاهما: القياس والحرارة.
فهرس الكميات
الفهرس كله ←الوحدات الأساسية السبع في النظام الدولي
قطرة حمض تغيّر لون العصير، والملح يلوّن اللهب، والماء يتجمد بنقرة. وتحتها كل صفحات Simetrium بحسب المجال وبالترتيب الأبجدي.
افتح الفهرس ←