Siemens
Merentutkija laskee anturin laidan yli eikä mittaa suolaa vaan virtaa. Anturin elektrodien välillä kulkee vaihtovirta, ja sen voimakkuudesta mittari päättelee, paljonko vedessä on suolaa. Merivesi johtaa virtaa miljoonia kertoja paremmin kuin laboratorion puhdistimesta tullut vesi. Vuodesta 1978 lähtien valtameren suolapitoisuus on määritetty juuri näin.
Konduktanssi on resistanssin käänteisarvo. Resistanssi kertoo, kuinka paljon johdin vastustaa virtaa, konduktanssi taas sen, kuinka helposti virta kulkee sen läpi. Yksi siemens on konduktanssi, jolla jännite 1 V ajaa johtimen läpi virran 1 A. Lordi Kelvin ehdotti yksikön nimeksi ”mho”: sana ”ohm” takaperin luettuna.
| Merkintä | S |
| Määritelmä | ampeeri volttia kohti · A/V · Ω⁻¹ · kg⁻¹·m⁻²·s³·A² |
| Vertailuarvot | konduktanssikvantti 2e²/h — 77,480 917 µS · KCl-liuos 0,01 mol/L — 1413 µS/cm 25 °C:ssa · 1 S = 1 ℧ |
| Otettiin käyttöön | mho, ℧ — vuodesta 1883 · siemens SI-järjestelmässä vuodesta 1971, 14. paino- ja mittakonferenssi |
| Standardit | ISO 80000-6 · ISO 7888 · IEC 60746-3 · SI Brochure 9th ed. |
| Tyypillisiä arvoja | 5,5 µS/m — ultrapuhdas vesi · 5,3 S/m — merivesi · 60 MS/m — kupari |
01 · Määritelmä
Ampeeri jokaista volttia kohti
Konduktanssi G on yhtä suuri kuin virta, joka kulkee johtimen läpi yhden voltin jännitteellä. Se on resistanssin käänteisarvo: 1 kΩ:n johtimen konduktanssi on 1 mS, 1 Ω:n johtimen 1 S. Siemenseillä on kätevä laskea silloin, kun virta kulkee monta reittiä yhtä aikaa. Rinnakkaisten haarojen konduktanssit yksinkertaisesti lasketaan yhteen.
Metallissa virtaa kuljettavat elektronit, vedessä liuenneiden suolojen ionit. Puhdas vesi johtaa tuskin lainkaan, mutta jokainen ripaus suolaa lisää ioneja. Siksi veden konduktanssista voi päätellä, paljonko siinä on suoloja. Tähän käytetään sähkönjohtavuutta: aineesta tehdyn kuution konduktanssia suhteutettuna sen pituuteen ja pinta-alaan.
Miksi rinnankytkennässä lasketaan yhteen siemensit eikä ohmit
10 V:n paristo syöttää neljää rinnan kytkettyä vastusta. Jokaisen haaran voi kytkeä päälle ja pois. Punaiset pisteet ovat haaran virta; ne liikkuvat sitä nopeammin, mitä suurempi haaran konduktanssi on. Kunkin haaran virta on sen konduktanssi kerrottuna 10 V:lla, ja virrat lasketaan yhteen. Siksi myös konduktanssit lasketaan yhteen, kun taas kokonaisresistanssi on laskettava murtolukujen kautta.
Vesimittari mittaa kahden elektrodin välistä konduktanssia mutta näyttää sähkönjohtavuutta. Sitä varten se jakaa siemensit kennovakiolla eli elektrodien välisen etäisyyden ja niiden pinta-alan suhteella. Kennossa, jonka elektrodit ovat 1 cm² ja 1 cm:n päässä toisistaan, luvut ovat samat, vain yksiköt eroavat: µS ja µS/cm. Jos elektrodit siirretään kaksi kertaa kauemmas toisistaan, konduktanssi puolittuu, mutta sähkönjohtavuus pysyy ennallaan.
Miksi suola johtaa virtaa mutta sokeri ei
Vasemmalla on johtavuusmittari, jonka anturi on upotettu 200 mL:n lasiin. Mittari syöttää kahden platinaelektrodin välille vaihtojännitteen ja mittaa virran. Punaiset pisteet ovat natriumin ja muiden metallien ioneja, siniset kloorin ja happotähteiden ioneja. Aina kun jännitteen etumerkki vaihtuu, ionit kääntyvät kohti toista elektrodia. Ylhäällä olevalla lusikalla voit lisätä suolaa tai sokeria. Lasin alla oleva keittolevy lämmittää tai jäähdyttää vettä. Oikealla olevasta suurennuslasista näkyy, että ioni vetää mukanaan vesimolekyyleistä muodostuvaa kuorta. Näkymän vaihtojännitettä on hidastettu tuhatkertaisesti.
Valitse vesi ja lisää siihen suolaa.
02 · Muunnos
| Yksikkö | Arvo | Missä esiintyy |
|---|---|---|
| {n} | {v} | {note} |
Mho, ℧, on tasan yksi siemens. Sitä tapaa yhä amerikkalaisessa teknisessä kirjallisuudessa.
Veden yhteydessä kirjoitetaan µS/cm. 1 µS/cm = 0,1 mS/m = 100 µS/m — kyse on samasta sähkönjohtavuudesta.
TDS-mittarit näyttävät TDS:n yksikössä mg/L. Se ei ole mittaus vaan muunnos: sähkönjohtavuus kerrotaan luvulla 0,5—0,7.
03 · Suuruusluokat
04 · Mittalaitteet
05 · Kirjoitussäännöt
06 · Naapuriyksiköt
07 · Historiallinen osa
Vuodesta 1978 lähtien valtameren suolapitoisuus on määritetty PSS-78-asteikolla. Se on kahden sähkönjohtavuuden suhde: näytteen ja kaliumkloridiliuoksen, jossa on 32,4356 g suolaa kilogrammassa vettä, lämpötilassa 15 °C. Jos suhde on yksi, suolapitoisuus on 35. Suolapitoisuusmittareiden tarkistamiseksi eri puolille maailmaa lähetetään suljettuja ampulleja, joissa on standardimerivettä. Jokaiseen erään on merkitty sen suhde K₁₅.
Tavallisia johtavuusmittareita tarkistetaan KCl-liuoksilla. Liuos 0,01 mol/L antaa 1413 µS/cm 25 °C:ssa. Veden sähkönjohtavuus kasvaa noin 2 % astetta kohti. Siksi mittari muuntaa lukeman 25 °C:seen, ja pöytäkirjaan merkitään molemmat luvut: lukema ja lämpötila.
Suureluettelo
koko hakemisto →SI-järjestelmän seitsemän perusyksikköä
Happotippa muuttaa mehun värin, suola värjää liekin, vesi jäätyy koputuksesta. Niiden alla kaikki Simetriumin lehdet aloittain ja aakkosittain.
Avaa hakemisto →