Siemens
En oseanograf senker en sonde over ripa og måler ikke salt, men strøm. Mellom elektrodene på sonden går en vekselstrøm, og ut fra styrken ser instrumentet hvor mye salt det er i vannet. Sjøvann leder strøm millioner av ganger bedre enn vann fra et laboratorierenseanlegg. Siden 1978 har havets salinitet blitt bestemt nettopp slik.
Konduktans er den inverse av resistans. Resistansen viser hvor mye en leder hindrer strømmen; konduktansen viser hvor lett strømmen går gjennom den. Én siemens er konduktansen der en spenning på 1 V driver en strøm på 1 A. Lord Kelvin foreslo å kalle enheten «mho»: ordet «ohm» lest baklengs.
| Betegnelse | S |
| Definisjon | ampere per volt · A/V · Ω⁻¹ · kg⁻¹·m⁻²·s³·A² |
| Referanseverdier | konduktanskvantet 2e²/h — 77,480 917 µS · KCl-løsning 0,01 mol/L — 1413 µS/cm ved 25 °C · 1 S = 1 ℧ |
| Innført | mho, ℧ — siden 1883 · siemens i SI siden 1971, 14. generalkonferanse |
| Standarder | ISO 80000-6 · ISO 7888 · IEC 60746-3 · SI Brochure 9th ed. |
| Typiske verdier | 5,5 µS/m — ultrarent vann · 5,3 S/m — sjøvann · 60 MS/m — kobber |
01 · Definisjon
Én ampere for hver volt
Konduktansen G er lik strømmen som går gjennom en leder ved en spenning på én volt. Den er den inverse av resistansen: en leder på 1 kΩ har 1 mS, en leder på 1 Ω har 1 S. Siemens er praktisk overalt der strømmen går flere veier samtidig. Konduktansene i parallelle grener legges ganske enkelt sammen.
I et metall bæres strømmen av elektroner, i vann av ionene fra oppløste salter. Rent vann leder nesten ikke, men hver klype salt tilfører ioner. Derfor forteller vannets konduktans hvor mye salt det inneholder. Til dette brukes ledningsevnen: konduktansen til en terning av stoffet, regnet om etter lengden og arealet.
Hvorfor man legger sammen siemens i parallell, og ikke ohm
Et batteri på 10 V forsyner fire motstander koblet i parallell. Hver gren kan slås av og på. De røde prikkene er strømmen i en gren; de løper fortere jo større konduktansen i grenen er. Strømmen i hver gren er lik konduktansen ganger 10 V, og strømmene legges sammen. Derfor legges også konduktansene sammen, mens den samlede resistansen må regnes ut med brøker.
En vannmåler måler konduktansen mellom to elektroder, men viser ledningsevnen. Derfor deler den siemens på cellekonstanten: forholdet mellom avstanden mellom elektrodene og arealet deres. I en celle med elektroder på 1 cm² og 1 cm mellom dem blir tallene like, bare enhetene er forskjellige: µS og µS/cm. Flyttes elektrodene dobbelt så langt fra hverandre, halveres konduktansen, mens ledningsevnen forblir den samme.
Hvorfor salt leder strøm, men ikke sukker
Til venstre står en ledningsevnemåler; sensoren er senket ned i et glass på 200 mL. Instrumentet legger en vekselspenning mellom to platinaelektroder og måler strømmen. Røde prikker er ioner av natrium og andre metaller, blå er ioner av klor og syrerester. Hver gang spenningen skifter fortegn, snur ionene mot den andre elektroden. Med skjeen over glasset kan du tilsette salt eller sukker. Kokeplaten under glasset varmer eller kjøler vannet. Luppen til høyre viser at et ion drar med seg et skall av vannmolekyler. Vekselspenningen i scenen er gjort tusen ganger langsommere.
Velg vann og tilsett salt.
02 · Omregning
| Enhet | Verdi | Hvor den forekommer |
|---|---|---|
| {n} | {v} | {note} |
Mho, ℧, er nøyaktig én siemens. Enheten finnes fortsatt i amerikansk teknisk litteratur.
For vann skriver man µS/cm. 1 µS/cm = 0,1 mS/m = 100 µS/m — det er samme ledningsevne.
TDS-målere viser TDS i mg/L. Det er ingen måling, men en omregning: ledningsevnen ganges med 0,5—0,7.
03 · Størrelsesordener
04 · Måleinstrumenter
05 · Skriveregler
06 · Naboenheter
07 · Historisk del
Siden 1978 har havets salinitet blitt bestemt etter PSS-78-skalaen. Det er forholdet mellom to ledningsevner: prøvens og en løsning av kaliumklorid, 32,4356 g per kilogram vann, ved 15 °C. Er forholdet lik én, er saliniteten 35. For å kontrollere salinometre over hele verden sendes det ut forseglede ampuller med standard sjøvann. Hvert parti er merket med sitt forhold K₁₅.
Vanlige ledningsevnemålere kontrolleres med KCl-løsninger. En løsning på 0,01 mol/L gir 1413 µS/cm ved 25 °C. Ledningsevnen til vann øker med omtrent 2 % per grad. Derfor regner instrumentet om målingen til 25 °C, og i protokollen oppgis begge tallene: måleverdien og temperaturen.
Katalog over størrelser
hele registeret →De sju SI-grunnenhetene
En dråpe syre endrer saftens farge, salt farger flammen, vann fryser av et bank. Under dem alle Simetriums ark, etter fagområde og alfabetisk.
Åpne registeret →