Регистр

Прописная латинская S. Название — со строчной: сименс. Строчная s — уже секунда.

Не путать

S — не секунда s и не зиверт Sv. µS/cm на приборе для воды — удельная проводимость, а не проводимость образца.

На плите буква S — стальная деталь, построенная из двух дуг радиусом 60 и толщиной 40, с осевыми линиями и размерами. По оси детали просверлен капилляр с солёной водой, на её концах — платиновые электроды. Красные ионы плюс идут к минусу, синие ионы минус — к плюсу, у электродов поднимаются пузырьки газа. Слева сверху прибор набирает показание, под ним буква Ω поворачивается вверх ногами: так выглядит знак ℧, «мо», старое название сименса. Внизу метка идёт по шкале проводимости от нано- до одного сименса.

Паспорт единицы · электрическая проводимость

Сименс

Производная единица СИ · величина: электрическая проводимость, адмиттанс

Океанолог опускает за борт зонд и меряет не соль, а ток. Между электродами зонда идёт переменный ток, и по его силе прибор узнаёт, сколько в воде соли. Морская вода проводит ток в миллионы раз лучше, чем вода из лабораторного очистителя. С 1978 года солёность океана определяют именно так.

Проводимость — величина, обратная сопротивлению. Сопротивление показывает, насколько проводник мешает току, проводимость — насколько легко ток через него идёт. Один сименс — проводимость, при которой напряжение 1 V гонит ток 1 A. Лорд Кельвин предлагал называть эту единицу «мо»: это слово «ом», прочитанное задом наперёд.

Обозначение	S
Определение	ампер на вольт · A/V · Ω⁻¹ · kg⁻¹·m⁻²·s³·A²
Опорные значения	квант проводимости 2e²/h — 77,480 917 µS · раствор KCl 0,01 mol/L — 1413 µS/cm при 25 °C · 1 S = 1 ℧
Введена	мо, ℧ — с 1883 года · сименс в СИ с 1971 года, XIV Генеральная конференция
Стандарты	ISO 80000-6 · ISO 7888 · IEC 60746-3 · SI Brochure 9th ed.
Типичные значения	5,5 µS/m — сверхчистая вода · 5,3 S/m — морская вода · 60 MS/m — медь

К пересчёту К солёности океана

01 · Определение

Ампер на каждый вольт

Проводимость G равна току, который идёт через проводник при напряжении один вольт. Это обратная величина сопротивлению: проводник в 1 kΩ — это 1 mS, проводник в 1 Ω — 1 S. Сименсами удобно считать там, где ток идёт по нескольким путям сразу. Проводимости параллельных ветвей просто складываются.

В металле ток несут электроны, в воде — ионы растворённых солей. Чистая вода почти не проводит, зато каждая щепотка соли добавляет ионов. Поэтому по проводимости воды судят, сколько в ней солей. Для этого берут удельную проводимость: проводимость кубика вещества, отнесённую к его длине и площади.

G — проводимость, S · R — сопротивление, Ω · I — ток, A · U — напряжение, V · κ — удельная проводимость, S/m · L — длина, m · A — сечение, m² · α — температурный коэффициент, 1/K

Размерность

M⁻¹ L⁻² T³ I²

ток на напряжение

Квант

77,5 µS

2e²/h, одна атомная цепочка

Морская вода

53 mS/cm

солёность 35, 25 °C

Интерактив · четыре параллельные ветви

Почему в параллели складывают сименсы, а не омы

Батарея 10 V питает четыре резистора, соединённых параллельно. Каждую ветвь можно включить и выключить. Красные точки — ток в ветви, они бегут тем быстрее, чем больше её проводимость. Ток каждой ветви равен её проводимости, умноженной на 10 V, и токи складываются. Поэтому складываются и проводимости, а общее сопротивление считается через дроби.

Проводимость

Сопротивление

1 / G

Ток батареи

G × 10 V

Сименсы и сименсы на сантиметр

Прибор для воды меряет проводимость между двумя электродами, а показывает удельную проводимость. Для этого он делит сименсы на постоянную ячейки — отношение зазора между электродами к их площади. В ячейке с электродами 1 cm² на расстоянии 1 cm числа совпадают, только единицы разные: µS и µS/cm. Если электроды раздвинуть вдвое, проводимость упадёт вдвое, а удельная останется прежней.

Интерактив · кондуктометр в стакане воды

Почему соль проводит ток, а сахар нет

Слева кондуктометр, его датчик опущен в стакан на 200 mL. Между двумя платиновыми электродами прибор подаёт переменное напряжение и меряет ток. Красные точки — ионы натрия и других металлов, синие — ионы хлора и кислотных остатков. Каждый раз, когда напряжение меняет знак, ионы поворачивают к другому электроду. Ложкой сверху можно добавить соль или сахар. Плитка под стаканом нагревает или охлаждает воду. В лупе справа видно, что ион тянет за собой оболочку из молекул воды. Переменное напряжение на сцене замедлено в тысячу раз.

слева: кондуктометр · электроды 1 cm² · частота 1 kHz, замедленосправа: ион в оболочке воды · µS/cm при 25 °C

Вода в стакане

Добавить

Температура воды

Зазор между электродами

Удельная проводимость

—

Проводимость ячейки

—

—

Сопротивление

—

Соли в воде

—

—

Сахар в воде

—

—

Выберите воду и добавьте в неё соль.

02 · Пересчёт

В сименсах

Единица	Значение	Где встречается
{n}	{v}	{note}

Мо, ℧, равен сименсу ровно. В американской технической литературе его встречают до сих пор.

Для воды пишут µS/cm. 1 µS/cm = 0,1 mS/m = 100 µS/m — это одна и та же удельная проводимость.

Солемеры показывают TDS в mg/L. Это не замер, а пересчёт: удельную проводимость умножают на 0,5—0,7.

03 · Порядки величин

Удельная проводимость от 10⁻¹⁸ до 10⁸ S/m, шкала логарифмическая

04 · Приборы измерения

двухэлектродная ячейка

Переменное напряжение гоняет ионы между двумя пластинами туда и обратно. Постоянное не годится: на электродах выделился бы газ, и показание поплыло бы.

тороидальный датчик

Электродов нет. Первое кольцо наводит в жидкости кольцевой ток, второе его ловит. Так меряют кислоты и грязные стоки, которые разъели бы металл.

CTD-зонд

Зонд опускают с судна на тросе. Он меряет проводимость, температуру и глубину много раз в секунду. Из этих трёх чисел получают солёность на каждом метре.

квантовый точечный контакт

Если сужать проводник до нескольких атомов, проводимость падает не плавно, а ступенями. Каждая ступень равна 2e²/h, около 77,5 µS.

05 · Правила записи

Верно

2 mS, 77,5 µS, 5 nS — пробел, прописная S

вода: 450 µS/cm при 25 °C — с температурой приведения

море: 5,3 S/m или 53 mS/cm

проводимость вместо сопротивления: G = 1/R

Неверно

2 ms — это две миллисекунды, а не миллисименса

53 mS/m вместо 53 mS/cm — ошибка в сто раз

1 mho, 1 ℧ в новом тексте — теперь пишут S

450 мкСм/см в международном тексте вместо µS/cm

06 · Соседние единицы

07 · Исторический раздел

стандартная морская вода

Метрологическая заметка

С 1978 года солёность океана определяют по шкале PSS-78. Это отношение двух проводимостей: пробы и раствора хлорида калия, 32,4356 g на килограмм воды, при 15 °C. Если отношение равно единице, солёность равна 35. Для проверки солемеров по всему миру рассылают запаянные ампулы стандартной морской воды. На каждой партии указано её отношение K₁₅.

Обычные кондуктометры проверяют по растворам KCl. Раствор 0,01 mol/L даёт 1413 µS/cm при 25 °C. Проводимость воды растёт примерно на 2 % на каждый градус. Поэтому прибор пересчитывает показание к 25 °C, а в протоколе пишут обе цифры: замер и температуру.

поверка по раствору KCl

Каталог величин

весь указатель →

основа системы · 7 единиц

Семь основных единиц СИ

Указатель · все величины на одной странице

Лаборатория у входа в указатель

Капля кислоты меняет цвет сока, соль красит пламя, вода замерзает от стука. Под ними — все листы Simetrium по дисциплинам и по алфавиту.

Открыть указатель →

08 · Ваш язык

каждая ссылка — настоящая страница локали

Читайте на своём языке

переведён и вычитанчерновой переводв очереди