زیمنس
اقیانوس‌شناس کاوشگری را از لبهٔ کشتی پایین می‌فرستد و نه نمک، بلکه جریان را می‌سنجد. میان الکترودهای کاوشگر جریان متناوب برقرار است و دستگاه از شدت آن می‌فهمد چه مقدار نمک در آب هست. آب دریا میلیون‌ها برابر بهتر از آبِ دستگاه تصفیهٔ آزمایشگاهی جریان را می‌رساند. از سال 1978 شوری اقیانوس درست به همین روش تعیین می‌شود.
رسانایی وارون مقاومت است. مقاومت نشان می‌دهد رسانا چقدر جلوی جریان را می‌گیرد و رسانایی نشان می‌دهد جریان چقدر آسان از آن می‌گذرد. یک زیمنس رسانایی‌ای است که در آن ولتاژ 1 V جریان 1 A را می‌راند. لرد کلوین پیشنهاد کرد این یکا را «مو» بنامند: یعنی واژهٔ «اهم» (ohm) که وارونه خوانده شود.
| نشانه | S |
| تعریف | آمپر بر ولت · A/V · Ω⁻¹ · kg⁻¹·m⁻²·s³·A² |
| مقادیر مرجع | کوانتوم رسانایی 2e²/h — 77,480 917 µS · محلول KCl با غلظت 0,01 mol/L — 1413 µS/cm در 25 °C · 1 S = 1 ℧ |
| وارد شد | مو، ℧ — از سال 1883 · زیمنس در SI از سال 1971، چهاردهمین کنفرانس عمومی |
| استانداردها | ISO 80000-6 · ISO 7888 · IEC 60746-3 · SI Brochure 9th ed. |
| مقدارهای نمونه | 5,5 µS/m — آب فوق‌خالص · 5,3 S/m — آب دریا · 60 MS/m — مس |
01 · تعریف
یک آمپر برای هر ولت
رسانایی G برابر با جریانی است که در ولتاژ یک ولت از رسانا می‌گذرد. این کمیت وارون مقاومت است: رسانای 1 kΩ یعنی 1 mS و رسانای 1 Ω یعنی 1 S. هر جا جریان هم‌زمان از چند راه بگذرد، شمردن با زیمنس آسان است. رسانایی شاخه‌های موازی به‌سادگی با هم جمع می‌شود.
در فلز، الکترون‌ها جریان را حمل می‌کنند و در آب، یون‌های نمک‌های حل‌شده. آب خالص تقریباً رسانا نیست، اما هر نیشگون نمک یون‌های تازه می‌افزاید. از همین رو از رسانایی آب می‌توان فهمید چقدر نمک در آن هست. برای این کار رسانندگی را به کار می‌برند: رسانایی مکعبی از ماده که به طول و مساحت آن نسبت داده شده است.
چرا در اتصال موازی زیمنس‌ها جمع می‌شوند، نه اهم‌ها
باتری 10 V به چهار مقاومت که موازی بسته شده‌اند جریان می‌دهد. هر شاخه را می‌توان وصل و قطع کرد. نقطه‌های سرخ جریان شاخه‌اند و هرچه رسانایی شاخه بیشتر باشد تندتر می‌دوند. جریان هر شاخه برابر با رسانایی آن ضرب در 10 V است و جریان‌ها با هم جمع می‌شوند. پس رسانایی‌ها هم جمع می‌شوند، اما مقاومت کل را باید از راه کسرها حساب کرد.
دستگاه سنجش آب رسانایی میان دو الکترود را می‌سنجد، اما رسانندگی را نشان می‌دهد. برای این کار زیمنس‌ها را بر ثابت سلول تقسیم می‌کند: نسبت فاصلهٔ الکترودها به مساحت آن‌ها. در سلولی با الکترودهای 1 cm² به فاصلهٔ 1 cm عددها یکی‌اند و فقط یکاها فرق دارند: µS و µS/cm. اگر فاصلهٔ الکترودها را دو برابر کنید، رسانایی نصف می‌شود، اما رسانندگی همان می‌ماند.
چرا نمک جریان را می‌رساند و شکر نه
در سمت چپ رسانندگی‌سنج است و حسگرش در لیوانی 200 mL فرو رفته. دستگاه میان دو الکترود پلاتینی ولتاژ متناوب می‌گذارد و جریان را می‌سنجد. نقطه‌های سرخ یون‌های سدیم و فلزهای دیگرند و نقطه‌های آبی یون‌های کلر و باقی‌ماندهٔ اسیدها. هر بار که علامت ولتاژ عوض می‌شود، یون‌ها به سوی الکترود دیگر برمی‌گردند. با قاشق بالای لیوان می‌توان نمک یا شکر افزود. صفحهٔ زیر لیوان آب را گرم یا سرد می‌کند. در ذره‌بین سمت راست پیداست که یون پوسته‌ای از مولکول‌های آب را با خود می‌کشد. ولتاژ متناوب در صحنه هزار برابر کُند شده است.
آبی را برگزینید و به آن نمک بیفزایید.
02 · تبدیل
| یکا | مقدار | کجا دیده می‌شود |
|---|---|---|
| {n} | {v} | {note} |
مو، ℧، دقیقاً برابر زیمنس است. در نوشته‌های فنی آمریکایی هنوز هم دیده می‌شود.
برای آب µS/cm می‌نویسند. 1 µS/cm = 0,1 mS/m = 100 µS/m — این‌ها همه یک رسانندگی‌اند.
دستگاه‌های سنجش نمک TDS را بر حسب mg/L نشان می‌دهند. این اندازه‌گیری نیست، تبدیل است: رسانندگی را در 0,5—0,7 ضرب می‌کنند.
03 · مرتبه‌های بزرگی
04 · ابزارهای اندازه‌گیری
05 · قواعد نگارش
06 · یکاهای همسایه
07 · بخش تاریخی
از سال 1978 شوری اقیانوس را با مقیاس PSS-78 تعیین می‌کنند. این نسبت دو رسانندگی است: رسانندگی نمونه و رسانندگی محلول پتاسیم کلرید با 32,4356 g در هر کیلوگرم آب، در 15 °C. اگر نسبت برابر یک باشد، شوری 35 است. برای وارسی شوری‌سنج‌ها در سراسر جهان، آمپول‌های دربستهٔ آب دریای استاندارد فرستاده می‌شود. روی هر بهر نسبت K₁₅ آن نوشته شده است.
رسانندگی‌سنج‌های معمولی را با محلول‌های KCl وارسی می‌کنند. محلول 0,01 mol/L در 25 °C عدد 1413 µS/cm را می‌دهد. رسانندگی آب به ازای هر درجه حدود 2 % بالا می‌رود. از همین رو دستگاه عدد خود را به 25 °C برمی‌گرداند و در گزارش هر دو عدد را می‌نویسند: مقدار سنجیده و دما.
فهرست کمیت‌ها
همهٔ فهرست ←هفت یکای پایهٔ SI
یک قطره اسید رنگ آب‌میوه را تغییر می‌دهد، نمک شعله را رنگی می‌کند، آب با یک ضربه یخ می‌زند. زیر آن‌ها همهٔ برگه‌های Simetrium، بر پایهٔ رشته و به ترتیب الفبا.
باز کردن فهرست ←