Simen
Nhà hải dương học thả đầu dò qua mạn tàu và đo không phải muối mà là dòng điện. Giữa các điện cực của đầu dò có dòng điện xoay chiều chạy qua, và từ cường độ của nó dụng cụ biết trong nước có bao nhiêu muối. Nước biển dẫn điện tốt hơn hàng triệu lần so với nước từ máy lọc phòng thí nghiệm. Từ năm 1978, độ mặn của đại dương được xác định đúng theo cách này.
Độ dẫn điện là đại lượng nghịch đảo của điện trở. Điện trở cho biết vật dẫn cản trở dòng điện nhiều đến đâu, còn độ dẫn điện cho biết dòng điện đi qua nó dễ dàng đến đâu. Một simen là độ dẫn điện mà ở đó điện áp 1 V đẩy được dòng điện 1 A. Lord Kelvin từng đề nghị gọi đơn vị này là «mho»: chữ «ohm» đọc ngược.
| Ký hiệu | S |
| Định nghĩa | ampe trên vôn · A/V · Ω⁻¹ · kg⁻¹·m⁻²·s³·A² |
| Giá trị tham chiếu | lượng tử độ dẫn 2e²/h — 77,480 917 µS · dung dịch KCl 0,01 mol/L — 1413 µS/cm ở 25 °C · 1 S = 1 ℧ |
| Đưa vào | mho, ℧ — từ năm 1883 · simen trong SI từ năm 1971, Đại hội đồng lần thứ XIV |
| Tiêu chuẩn | ISO 80000-6 · ISO 7888 · IEC 60746-3 · SI Brochure 9th ed. |
| Giá trị điển hình | 5,5 µS/m — nước siêu sạch · 5,3 S/m — nước biển · 60 MS/m — đồng |
01 · Định nghĩa
Một ampe cho mỗi vôn
Độ dẫn điện G bằng dòng điện chạy qua vật dẫn khi điện áp là một vôn. Đây là đại lượng nghịch đảo của điện trở: vật dẫn 1 kΩ có 1 mS, vật dẫn 1 Ω có 1 S. Tính bằng simen rất tiện ở những nơi dòng điện đi theo nhiều đường cùng lúc. Độ dẫn điện của các nhánh song song chỉ việc cộng lại.
Trong kim loại, dòng điện do electron mang, trong nước — do ion của các muối hòa tan. Nước tinh khiết hầu như không dẫn điện, nhưng mỗi nhúm muối lại thêm ion. Vì thế, từ độ dẫn điện của nước người ta biết trong đó có bao nhiêu muối. Để làm việc này người ta dùng độ dẫn điện riêng: độ dẫn điện của một khối lập phương chất, quy về chiều dài và diện tích của nó.
Vì sao khi mắc song song người ta cộng simen chứ không cộng ôm
Pin 10 V cấp điện cho bốn điện trở mắc song song. Mỗi nhánh có thể bật và tắt. Các chấm đỏ là dòng điện trong nhánh; độ dẫn điện của nhánh càng lớn thì chúng chạy càng nhanh. Dòng điện của mỗi nhánh bằng độ dẫn điện của nhánh nhân với 10 V, và các dòng điện cộng lại. Vì thế các độ dẫn điện cũng cộng lại, còn điện trở tổng phải tính qua phân số.
Máy đo nước đo độ dẫn điện giữa hai điện cực nhưng hiển thị độ dẫn điện riêng. Để làm vậy, nó chia số simen cho hằng số bình đo — tỉ số giữa khoảng cách hai điện cực và diện tích của chúng. Trong bình đo có điện cực 1 cm² cách nhau 1 cm, các con số trùng nhau, chỉ khác đơn vị: µS và µS/cm. Nếu kéo các điện cực xa gấp đôi, độ dẫn điện giảm một nửa, còn độ dẫn điện riêng vẫn như cũ.
Vì sao muối dẫn điện còn đường thì không
Bên trái là máy đo độ dẫn điện, đầu cảm biến của nó nhúng trong cốc 200 mL. Dụng cụ đặt điện áp xoay chiều giữa hai điện cực bạch kim và đo dòng điện. Chấm đỏ là ion natri và các kim loại khác, chấm xanh lam là ion clo và gốc axit. Mỗi lần điện áp đổi dấu, các ion quay về phía điện cực kia. Dùng thìa phía trên có thể thêm muối hoặc đường. Bếp nhỏ dưới cốc làm nóng hoặc làm lạnh nước. Kính lúp bên phải cho thấy ion kéo theo một lớp vỏ phân tử nước. Điện áp xoay chiều trên màn hình được làm chậm một nghìn lần.
Chọn loại nước rồi thêm muối vào.
02 · Quy đổi
| Đơn vị | Giá trị | Gặp ở đâu |
|---|---|---|
| {n} | {v} | {note} |
Mho, ℧, đúng bằng một simen. Đến nay vẫn còn gặp nó trong tài liệu kỹ thuật của Mỹ.
Với nước, người ta viết µS/cm. 1 µS/cm = 0,1 mS/m = 100 µS/m — đó là cùng một độ dẫn điện riêng.
Máy đo TDS hiển thị TDS theo mg/L. Đó không phải phép đo mà là phép quy đổi: độ dẫn điện riêng được nhân với 0,5—0,7.
03 · Bậc độ lớn
04 · Dụng cụ đo
05 · Quy tắc viết
06 · Các đơn vị lân cận
07 · Phần lịch sử
Từ năm 1978, độ mặn đại dương được xác định theo thang PSS-78. Đó là tỉ số của hai độ dẫn điện riêng: của mẫu và của dung dịch kali clorua 32,4356 g trên một kilôgam nước, ở 15 °C. Nếu tỉ số bằng một, độ mặn bằng 35. Để kiểm tra các máy đo độ mặn trên khắp thế giới, người ta gửi đi những ống ampun hàn kín chứa nước biển chuẩn. Trên mỗi lô đều ghi tỉ số K₁₅ của nó.
Máy đo độ dẫn điện thông thường được kiểm định bằng dung dịch KCl. Dung dịch 0,01 mol/L cho 1413 µS/cm ở 25 °C. Độ dẫn điện riêng của nước tăng khoảng 2 % cho mỗi độ. Vì thế dụng cụ quy đổi số đo về 25 °C, còn biên bản ghi cả hai con số: số đo và nhiệt độ.
Danh mục đại lượng
toàn bộ chỉ mục →Bảy đơn vị cơ sở của SI
Một giọt axit đổi màu nước ép, muối nhuộm màu ngọn lửa, nước đóng băng sau một cú gõ. Bên dưới là mọi trang của Simetrium, theo ngành và theo thứ tự chữ cái.
Mở chỉ mục →