Σίμενς
Ένας ωκεανογράφος κατεβάζει έναν αισθητήρα από την κουπαστή και μετράει όχι αλάτι, αλλά ρεύμα. Ανάμεσα στα ηλεκτρόδια του αισθητήρα περνά εναλλασσόμενο ρεύμα, και από την έντασή του το όργανο καταλαβαίνει πόσο αλάτι έχει το νερό. Το θαλασσινό νερό άγει το ρεύμα εκατομμύρια φορές καλύτερα από το νερό ενός εργαστηριακού συστήματος καθαρισμού. Από το 1978 η αλατότητα του ωκεανού προσδιορίζεται ακριβώς έτσι.
Η αγωγιμότητα είναι το αντίστροφο της αντίστασης. Η αντίσταση δείχνει πόσο ένας αγωγός εμποδίζει το ρεύμα, η αγωγιμότητα — πόσο εύκολα περνά το ρεύμα μέσα από αυτόν. Ένα σίμενς είναι η αγωγιμότητα στην οποία τάση 1 V σπρώχνει ρεύμα 1 A. Ο λόρδος Κέλβιν πρότεινε να ονομαστεί η μονάδα «mho»: η λέξη «ohm» διαβασμένη ανάποδα.
| Σύμβολο | S |
| Ορισμός | αμπέρ ανά βολτ · A/V · Ω⁻¹ · kg⁻¹·m⁻²·s³·A² |
| Τιμές αναφοράς | κβάντο αγωγιμότητας 2e²/h — 77,480 917 µS · διάλυμα KCl 0,01 mol/L — 1413 µS/cm στους 25 °C · 1 S = 1 ℧ |
| Εισήχθη | mho, ℧ — από το 1883 · σίμενς στο SI από το 1971, 14η Γενική Διάσκεψη |
| Πρότυπα | ISO 80000-6 · ISO 7888 · IEC 60746-3 · SI Brochure 9th ed. |
| Τυπικές τιμές | 5,5 µS/m — υπερκαθαρό νερό · 5,3 S/m — θαλασσινό νερό · 60 MS/m — χαλκός |
01 · Ορισμός
Ένα αμπέρ για κάθε βολτ
Η αγωγιμότητα G ισούται με το ρεύμα που περνά από έναν αγωγό σε τάση ενός βολτ. Είναι το αντίστροφο της αντίστασης: αγωγός 1 kΩ έχει 1 mS, αγωγός 1 Ω έχει 1 S. Με σίμενς υπολογίζει κανείς εύκολα όπου το ρεύμα ακολουθεί πολλούς δρόμους ταυτόχρονα. Οι αγωγιμότητες των παράλληλων κλάδων απλώς προστίθενται.
Στο μέταλλο το ρεύμα το μεταφέρουν ηλεκτρόνια, στο νερό τα ιόντα των διαλυμένων αλάτων. Το καθαρό νερό σχεδόν δεν άγει, όμως κάθε πρέζα αλάτι προσθέτει ιόντα. Γι’ αυτό από την αγωγιμότητα του νερού κρίνουμε πόσα άλατα περιέχει. Για τον σκοπό αυτό χρησιμοποιείται η ειδική αγωγιμότητα: η αγωγιμότητα ενός κύβου της ουσίας, αναγόμενη στο μήκος και στο εμβαδόν του.
Γιατί στην παράλληλη σύνδεση προσθέτουμε σίμενς και όχι ωμ
Μια μπαταρία 10 V τροφοδοτεί τέσσερις αντιστάτες συνδεδεμένους παράλληλα. Κάθε κλάδος μπορεί να ενεργοποιηθεί και να απενεργοποιηθεί. Οι κόκκινες κουκκίδες είναι το ρεύμα στον κλάδο: τρέχουν τόσο πιο γρήγορα, όσο μεγαλύτερη είναι η αγωγιμότητά του. Το ρεύμα κάθε κλάδου ισούται με την αγωγιμότητά του επί 10 V, και τα ρεύματα προστίθενται. Γι’ αυτό προστίθενται και οι αγωγιμότητες, ενώ η συνολική αντίσταση υπολογίζεται με κλάσματα.
Ένα όργανο για νερό μετράει την αγωγιμότητα ανάμεσα σε δύο ηλεκτρόδια, αλλά δείχνει την ειδική αγωγιμότητα. Για τον σκοπό αυτό διαιρεί τα σίμενς με τη σταθερά της κυψελίδας — τον λόγο της απόστασης των ηλεκτροδίων προς το εμβαδόν τους. Σε κυψελίδα με ηλεκτρόδια 1 cm² σε απόσταση 1 cm οι αριθμοί συμπίπτουν, μόνο οι μονάδες διαφέρουν: µS και µS/cm. Αν τα ηλεκτρόδια απομακρυνθούν στη διπλάσια απόσταση, η αγωγιμότητα πέφτει στο μισό, ενώ η ειδική αγωγιμότητα μένει ίδια.
Γιατί το αλάτι άγει το ρεύμα και η ζάχαρη όχι
Αριστερά βρίσκεται ένα αγωγιμόμετρο, με τον αισθητήρα του βυθισμένο σε ποτήρι των 200 mL. Το όργανο εφαρμόζει εναλλασσόμενη τάση ανάμεσα σε δύο ηλεκτρόδια πλατίνας και μετράει το ρεύμα. Οι κόκκινες κουκκίδες είναι ιόντα νατρίου και άλλων μετάλλων, οι μπλε ιόντα χλωρίου και όξινων υπολειμμάτων. Κάθε φορά που η τάση αλλάζει πρόσημο, τα ιόντα στρέφονται προς το άλλο ηλεκτρόδιο. Με το κουτάλι από πάνω μπορείτε να προσθέσετε αλάτι ή ζάχαρη. Η εστία κάτω από το ποτήρι ζεσταίνει ή κρυώνει το νερό. Ο μεγεθυντικός φακός δεξιά δείχνει ότι ένα ιόν σέρνει μαζί του ένα περίβλημα από μόρια νερού. Η εναλλασσόμενη τάση στη σκηνή είναι επιβραδυμένη χίλιες φορές.
Επιλέξτε νερό και προσθέστε του αλάτι.
02 · Μετατροπή
| Μονάδα | Τιμή | Πού απαντάται |
|---|---|---|
| {n} | {v} | {note} |
Το mho, ℧, ισούται ακριβώς με ένα σίμενς. Το συναντάμε ακόμη στην αμερικανική τεχνική βιβλιογραφία.
Για το νερό γράφουμε µS/cm. 1 µS/cm = 0,1 mS/m = 100 µS/m — είναι η ίδια ειδική αγωγιμότητα.
Τα όργανα TDS δείχνουν TDS σε mg/L. Δεν είναι μέτρηση αλλά αναγωγή: η ειδική αγωγιμότητα πολλαπλασιάζεται επί 0,5—0,7.
03 · Τάξεις μεγέθους
04 · Όργανα μέτρησης
05 · Κανόνες γραφής
06 · Γειτονικές μονάδες
07 · Ιστορικό μέρος
Από το 1978 η αλατότητα του ωκεανού προσδιορίζεται με την κλίμακα PSS-78. Είναι ο λόγος δύο ειδικών αγωγιμοτήτων: του δείγματος και ενός διαλύματος χλωριούχου καλίου, 32,4356 g ανά κιλό νερού, στους 15 °C. Αν ο λόγος ισούται με ένα, η αλατότητα είναι 35. Για τον έλεγχο των αλατόμετρων σε όλο τον κόσμο αποστέλλονται σφραγισμένες αμπούλες με πρότυπο θαλασσινό νερό. Σε κάθε παρτίδα αναγράφεται ο λόγος της K₁₅.
Τα συνηθισμένα αγωγιμόμετρα ελέγχονται με διαλύματα KCl. Διάλυμα 0,01 mol/L δίνει 1413 µS/cm στους 25 °C. Η ειδική αγωγιμότητα του νερού αυξάνεται περίπου κατά 2 % ανά βαθμό. Γι’ αυτό το όργανο ανάγει την ένδειξη στους 25 °C, και στο πρωτόκολλο γράφονται και οι δύο τιμές: η μέτρηση και η θερμοκρασία.
Κατάλογος μεγεθών
όλο το ευρετήριο →Οι επτά θεμελιώδεις μονάδες του SI
Μια σταγόνα οξέος αλλάζει το χρώμα του χυμού, το αλάτι χρωματίζει τη φλόγα, το νερό παγώνει με ένα χτύπημα. Από κάτω, όλα τα φύλλα του Simetrium κατά επιστήμη και αλφαβητικά.
Άνοιγμα ευρετηρίου →