Siemens
En oceanograf sänker en sond över relingen och mäter inte salt, utan ström. Mellan sondens elektroder går en växelström, och av dess styrka räknar instrumentet ut hur mycket salt vattnet innehåller. Havsvatten leder ström miljontals gånger bättre än vatten från en laboratorierenare. Sedan 1978 bestäms havets salthalt just så.
Konduktans är det inverterade värdet av resistans. Resistansen visar hur mycket en ledare hindrar strömmen, konduktansen hur lätt strömmen går igenom den. En siemens är den konduktans vid vilken en spänning på 1 V driver en ström på 1 A. Lord Kelvin föreslog att enheten skulle kallas ”mho”: ordet ”ohm” läst baklänges.
| Beteckning | S |
| Definition | ampere per volt · A/V · Ω⁻¹ · kg⁻¹·m⁻²·s³·A² |
| Referensvärden | konduktanskvantum 2e²/h — 77,480 917 µS · KCl-lösning 0,01 mol/L — 1413 µS/cm vid 25 °C · 1 S = 1 ℧ |
| Infördes | mho, ℧ — sedan 1883 · siemens i SI sedan 1971, XIV:e generalkonferensen |
| Standarder | ISO 80000-6 · ISO 7888 · IEC 60746-3 · SI Brochure 9th ed. |
| Typiska värden | 5,5 µS/m — ultrarent vatten · 5,3 S/m — havsvatten · 60 MS/m — koppar |
01 · Definition
En ampere för varje volt
Konduktansen G är lika med den ström som går genom en ledare vid en spänning på en volt. Den är det inverterade värdet av resistansen: en ledare på 1 kΩ har 1 mS, en ledare på 1 Ω har 1 S. Siemens är praktiska överallt där strömmen tar flera vägar samtidigt. Konduktanserna i parallella grenar adderas helt enkelt.
I en metall bärs strömmen av elektroner, i vatten av joner från lösta salter. Rent vatten leder knappt alls, men varje nypa salt tillför joner. Därför avslöjar vattnets konduktans hur mycket salt det innehåller. För detta används konduktiviteten: konduktansen hos en kub av ämnet, räknad per längd och area.
Varför man adderar siemens och inte ohm vid parallellkoppling
Ett batteri på 10 V driver fyra parallellkopplade motstånd. Varje gren kan slås på och av. De röda prickarna är strömmen i en gren: de springer fortare ju större grenens konduktans är. Strömmen i varje gren är dess konduktans gånger 10 V, och strömmarna adderas. Därför adderas också konduktanserna, medan den totala resistansen får räknas ut med bråk.
En vattenmätare mäter konduktansen mellan två elektroder men visar konduktiviteten. För att göra det delar den siemens med cellkonstanten — förhållandet mellan elektrodavståndet och elektrodernas area. I en cell med elektroder på 1 cm² och 1 cm emellan blir talen desamma, bara enheterna skiljer sig: µS och µS/cm. Flyttar man isär elektroderna till dubbla avståndet halveras konduktansen, medan konduktiviteten förblir densamma.
Varför salt leder ström men inte socker
Till vänster står en konduktivitetsmätare med givaren nedsänkt i ett glas på 200 mL. Instrumentet lägger en växelspänning mellan två platinaelektroder och mäter strömmen. Röda prickar är joner av natrium och andra metaller, blå är kloridjoner och syrarester. Varje gång spänningen byter tecken vänder jonerna mot den andra elektroden. Med skeden ovanför kan man tillsätta salt eller socker. Plattan under glaset värmer eller kyler vattnet. Förstoringsglaset till höger visar att en jon drar med sig ett hölje av vattenmolekyler. Växelspänningen i scenen är tusen gånger långsammare.
Välj ett vatten och tillsätt salt.
02 · Omräkning
| Enhet | Värde | Var den förekommer |
|---|---|---|
| {n} | {v} | {note} |
Mho, ℧, är exakt lika med en siemens. I amerikansk teknisk litteratur förekommer den än i dag.
För vatten skriver man µS/cm. 1 µS/cm = 0,1 mS/m = 100 µS/m — det är en och samma konduktivitet.
TDS-mätare visar TDS i mg/L. Det är ingen mätning utan en omräkning: konduktiviteten multipliceras med 0,5—0,7.
03 · Storleksordningar
04 · Mätinstrument
05 · Skrivregler
06 · Grannenheter
07 · Historisk del
Sedan 1978 bestäms havets salthalt enligt skalan PSS-78. Den bygger på förhållandet mellan två konduktiviteter: provets och en kaliumkloridlösnings med 32,4356 g per kilogram vatten, vid 15 °C. Är förhållandet lika med ett är salthalten 35. För att kontrollera salinometrar över hela världen skickas förseglade ampuller med standardhavsvatten ut. På varje parti anges dess förhållande K₁₅.
Vanliga konduktivitetsmätare kontrolleras med KCl-lösningar. En lösning på 0,01 mol/L ger 1413 µS/cm vid 25 °C. Vattnets konduktivitet ökar med ungefär 2 % per grad. Därför räknar instrumentet om utslaget till 25 °C, och i protokollet anges båda värdena: mätvärdet och temperaturen.
Storhetskatalog
hela registret →SI-systemets sju grundenheter
En droppe syra ändrar saftens färg, salt färgar lågan, vatten fryser av en knackning. Under dem alla Simetriums blad, efter ämnesområde och i bokstavsordning.
Öppna registret →