Siemens
Un oceanógrafo baja una sonda por la borda y no mide la sal, sino la corriente. Entre los electrodos de la sonda circula una corriente alterna, y por su intensidad el instrumento sabe cuánta sal hay en el agua. El agua de mar conduce la corriente millones de veces mejor que el agua de un purificador de laboratorio. Desde 1978, la salinidad del océano se determina justamente así.
La conductancia es la inversa de la resistencia. La resistencia indica cuánto estorba un conductor a la corriente; la conductancia, con qué facilidad la corriente lo atraviesa. Un siemens es la conductancia con la que una tensión de 1 V impulsa una corriente de 1 A. Lord Kelvin propuso llamar a esta unidad «mho»: la palabra inglesa «ohm» leída al revés.
| Notación | S |
| Definición | amperio por voltio · A/V · Ω⁻¹ · kg⁻¹·m⁻²·s³·A² |
| Valores de referencia | cuanto de conductancia 2e²/h — 77,480 917 µS · disolución de KCl 0,01 mol/L — 1413 µS/cm a 25 °C · 1 S = 1 ℧ |
| Introducida | mho, ℧ — desde 1883 · siemens en el SI desde 1971, XIV Conferencia General |
| Normas | ISO 80000-6 · ISO 7888 · IEC 60746-3 · SI Brochure 9th ed. |
| Valores típicos | 5,5 µS/m — agua ultrapura · 5,3 S/m — agua de mar · 60 MS/m — cobre |
01 · Definición
Un amperio por cada voltio
La conductancia G es igual a la corriente que pasa por un conductor con una tensión de un voltio. Es la inversa de la resistencia: un conductor de 1 kΩ tiene 1 mS, uno de 1 Ω tiene 1 S. Los siemens resultan cómodos allí donde la corriente va por varios caminos a la vez. Las conductancias de las ramas en paralelo simplemente se suman.
En un metal, la corriente la transportan los electrones; en el agua, los iones de las sales disueltas. El agua pura casi no conduce, pero cada pizca de sal añade iones. Por eso la conductancia del agua indica cuántas sales contiene. Para ello se usa la conductividad: la conductancia de un cubo de la sustancia referida a su longitud y su sección.
Por qué en paralelo se suman siemens y no ohmios
Una batería de 10 V alimenta cuatro resistencias conectadas en paralelo. Cada rama se puede encender y apagar. Los puntos rojos son la corriente de una rama: corren tanto más rápido cuanto mayor es su conductancia. La corriente de cada rama es igual a su conductancia por 10 V, y las corrientes se suman. Por eso también se suman las conductancias, mientras que la resistencia total se calcula con fracciones.
Un medidor de agua mide la conductancia entre dos electrodos, pero muestra la conductividad. Para ello divide los siemens por la constante de celda: la relación entre la separación de los electrodos y su área. En una celda con electrodos de 1 cm² separados 1 cm, los números coinciden y solo cambian las unidades: µS y µS/cm. Si los electrodos se separan el doble, la conductancia se reduce a la mitad, pero la conductividad no cambia.
Por qué la sal conduce la corriente y el azúcar no
A la izquierda hay un conductímetro con su sensor sumergido en un vaso de 200 mL. El instrumento aplica una tensión alterna entre dos electrodos de platino y mide la corriente. Los puntos rojos son iones de sodio y de otros metales; los azules, iones cloruro y restos de ácidos. Cada vez que la tensión cambia de signo, los iones se vuelven hacia el otro electrodo. Con la cuchara de arriba se puede añadir sal o azúcar. La placa bajo el vaso calienta o enfría el agua. La lupa de la derecha muestra que un ion arrastra consigo una envoltura de moléculas de agua. En la escena, la tensión alterna va mil veces más despacio.
Elija un agua y añádale sal.
02 · Conversión
| Unidad | Valor | Dónde se encuentra |
|---|---|---|
| {n} | {v} | {note} |
El mho, ℧, equivale exactamente a un siemens. Todavía aparece en la literatura técnica estadounidense.
Para el agua se escribe µS/cm. 1 µS/cm = 0,1 mS/m = 100 µS/m — es la misma conductividad.
Los medidores de TDS muestran los TDS en mg/L. No es una medición, sino un cálculo: la conductividad se multiplica por 0,5—0,7.
03 · Órdenes de magnitud
04 · Instrumentos de medida
05 · Reglas de escritura
06 · Unidades vecinas
07 · Sección histórica
Desde 1978, la salinidad del océano se determina con la escala PSS-78. Es la razón entre dos conductividades: la de la muestra y la de una disolución de cloruro de potasio de 32,4356 g por kilogramo de agua, a 15 °C. Si la razón es igual a uno, la salinidad es 35. Para comprobar los salinómetros de todo el mundo se envían ampollas selladas de agua de mar normalizada. Cada lote lleva indicada su razón K₁₅.
Los conductímetros corrientes se comprueban con disoluciones de KCl. Una disolución de 0,01 mol/L da 1413 µS/cm a 25 °C. La conductividad del agua aumenta cerca de un 2 % por grado. Por eso el instrumento corrige la lectura a 25 °C, y en el informe se anotan las dos cifras: la medida y la temperatura.
Catálogo de magnitudes
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Una gota de ácido cambia el color del jugo, la sal tiñe la llama, el agua se congela con un golpe. Debajo, todas las fichas de Simetrium, por disciplina y por orden alfabético.
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