Электропроводность жидкостей таблица: Электропроводность воды что это такое

Электропроводность воды что это такое

В отдельных отраслях применяются исключительно жесткие требования к качеству водоподготовки. В частности, в микроэлектронике и фармацевтике одним из важнейших показателей является электропроводность воды. Способность специально подготовленной жидкости проводить ток и величина удельного сопротивления сказывается на эффективности некоторых технологических процессов.

Физическое свойство вода — проводимость регламентируются для таких отраслей требованиями действующих нормативных документов. В статье рассматриваются основные факторы определяющие уровень ее сопротивления, единицы, методы и приборы для измерений. Читателю предлагается обзор наиболее эффективных способов снижения означенных показателей с использованием профессионального оборудования.

Что такое электропроводность воды

Самая распространенная жидкость на Земле обладает способностью проводить постоянный или переменный ток.

Электропроводности воды — это количественная характеристика этого ее свойства, которое определяется наличием заряженных частиц — положительных и отрицательных ионов. К последним относятся химические элементы, входящие в состав следующих органических и неорганических соединений:

• Щелочи.
• Соли щелочноземельных и других металлов, прежде всего хлориды и сульфиды (сульфаты).
• Карбонаты.

Этот показатель тем выше, чем больше в жидкости находится положительно заряженных ионов — катионов и отрицательных — ионов. Т.е. электропроводность напрямую связана с солесодержанием воды. Удельная электропроводность воды находится в обратной зависимости с сопротивлением воды и определяется для объема жидкости, который находится в промежутке между двумя электронами площадью в 1 см2. Последние при этом располагаются на расстоянии в 1 см друг от друга.

Нормы электропроводимости природной воды

В Российской федерации требования к параметрам качества водоподготовки регламентируются государственными стандартами и другими документами. Удельные показатели электрической проводимости воды различного назначения устанавливаются следующими нормативно-правовыми актами в зависимости от степени чистоты:

1. ГОСТ 52501-2005. Для проведения лабораторных анализов — не более 0,1 и 1,0 мкСм/см для первой и второй степени соответственно.
2. ГОСТ 6709-97. Для дистиллированной воды — менее 5*10-4 См/см.
3. ФС 2.2.20020.15. Вода очищенная фармацевтического назначения — не выше 4,3 мкСм/см.
4. ФС 2.2.0019.15. Вода для приготовления лекарственных растворов и проведения инъекций.

Жесткие технологические нормы электропроводности для воды установлены на предприятиях, выпускающих компоненты для микроэлектроники. Качество жидкости используемых в производственных процессах контролируется специализированными лабораториями и использованием сложных приборов по утвержденным методикам.

Показатели электропроводности: основные факторы

В природных водоемах содержится множество растворимых примесей неорганического происхождения. Они и определяют основные физические свойства вода, и в том числе электропроводность. Величина последней находится в прямой зависимости от ряда факторов:

1. Концентрации заряженных частиц.
2. Состава и природы ионов.
3. Температуры жидкости.

Наибольшее влияние на электропроводность воды оказывают соли жесткости, точнее катионы натрия (Na⁺), калия (K⁺) и кальция (Ca²⁺), также анионы хлора (Cl^—) и кислотных групп (SO₄^2- и HCO₃^—). Наличие в жидкости ионов двух- и трехвалентного железа (Fe²⁺, Fe³⁺), а также марганца (Mn²⁺) и алюминия (Al³⁺) в незначительных концентрациях практически не сказывается на удельном сопротивлении.

При повышении температуры электропроводность воды существенной возрастает по причине роста скорости ионов, снижения их сольватированности и уменьшения показателей вязкости. При этом рост проводимости, связанный с увеличением концентрации катионов и анионов, наблюдается только до определенного предела. Достигнув максимума, она начинается уменьшаться, что обусловлено усилением взаимодействия заряженных частиц между собой и снижением степени диссоциации.

Определение показателей электропроводности воды

Уровень сопротивления жидкости электрическому току измеряется при помощи специальных приборов. Для количественного определения уровня электропроводности воды используются единицы измерения, установленные международной системой СИ. Применение унифицированных методов и стандартов в этой сфере упрощает лабораторные исследования и понимание получаемых результатов.

Единицы измерения

В нашей стране для измерения проводимости воды используются специальная единица — См/м (Сименс на метр). Она соотносится с удельным сопротивлением как 1 См/м= 1/1 Ом/м. При этом описываемый показатель для природной воды составляет:

• Для пресных рек: от 50 до 1500*10^-6См/м.
• Для дистиллированной воды: от 0,5 до 5*10^-6См/м.
• Для ультрачистой деионизированной: от 0,1 до 0,2*10^-6См/м.

Для удобства в качестве единицы электропроводности воды используют производную, которая составляет одну десятитысячную от основной и записывается как мкСм/см.

Удельное сопротивление жидкости определяется в значительной мере уровнем минерализации. В США для измерения проводимости воды вместо мкСм/см используют величину TDS, указывающую на содержание растворимых солей. Этот показатель рассчитывается в частях на миллион и записывается как ppm. Для перевода этой единицы в международную используется корректирующий коэффициент.

Методы измерений и используемые приборы

В нашей стране удельная проводимость и водородный показатель жидкости определяются электрометрическим способом. Для того чтобы точно рассчитать электропроводность воды специалисты пользуются методикой, установленной РД 52.24.495-2005. Действие этого документа распространятся на поверхностные источники водоснабжения и стоки.

Для измерения электропроводности воды применяется откалиброванный кондуктометр с электродами из нержавеющей стали. Для калибровки прибора используется стандартный раствор с показателем не менее 1500 мкСм/см, при этом отклонение от номинала не должно превышать 2%.

В ходе измерений удельной электропроводности воды фиксируется ее температура, а искомая величина определяется при помощи специальных таблиц. В случае если используются приборы с температурной компенсацией, то на экране сразу же появляется истинное значение, что существенно упрощает процесс.

Снижение электропроводимости воды: профессиональные методы

Современные системы водоподготовки обеспечивают требуемые показатели качества. Для того чтобы уменьшить электропроводность воды в таких установках используются следующие методы очистки:

• обратный осмос;
• электродеионизация;
• ионный обмен.

Перечисленные технологии различаются по уровню эффективности и технико-экономическим параметрам. Выбор того или иного метода осуществляется с учетом показателей проводимости воды, необходимых заказчику. Рассмотрим подробнее возможности и особенности каждого из представленных способов.

Обратный осмос

Суть метода состоит в использовании полупроницаемых мембран для получения пермеата высокой очистки. В процессе обратного осмоса проводимость воды существенно уменьшается по причине ее глубокой деминерализации. Современные промышленные установки обратного осмоса отделяют до 99,9% всех примесей, в том числе и солей жесткости. Такие системы отличаются производительностью до 1000 л/ч.

Показатели электропроводности осмотической воды в зависимости от модели используемой установки колеблется в пределах от 0,1 до 5 мкСм/см. Пермеат без дополнительной обработки относиться к первой степени очистки, и может использоваться в медицине, фармацевтике и других высокотехнологичных отраслях промышленного производства. Обратноосмотические установки в настоящее время являются основными источниками очищенной воды.

Электродеионизация

В настоящее время разрабатываются и внедряются технологии глубокой очистки жидкостей от солей. Необходимые физические свойства воды, в том числе электропроводность на уровне 0,055 мкСм/см, обеспечивает метод электродеионизации. Водоподготовка с его использованием проводится в три этапа:

1. Электродиализ. Удаление катионов и анионов из воды осуществляется при помощи конселективных мембран, которые располагаются перед электродами. К ним прикладывается постоянное напряжение, обеспечивающее движение заряженных частиц.
2. Ионный обмен. Для ускорения процесса в камеру закладывается состав из специальных высокомолекулярных смол, состоящих из катионитов и анионитов. Полимеры имеют пористую структуру и поглощают заряженные частицы и замещают их.
3. Регенерация. Под действием постоянного тока происходит диссоциация молекул воды, и образующиеся при этом ионы обеспечивает восстановление обменных свойств заполнителя.

Очищенная и деионизированная вода обладает крайне низкой проводимостью, что позволяет ее использовать в качестве растворителей для лекарственных препаратов. Промышленные установки электродеионизации имеют высокую производительность и могут использоваться на предприятиях теплоэнергетики.

Ионный обмен

Данная технология обеспечивает эффективное удаление заряженных частиц из жидкости при сравнительно небольших затратах. Значительное снижение ионной проводимости воды достигается за счет использования специальных веществ: ионитов или катионитов. Они выпускаются в виде заполнителей для ионообменных систем — фильтров смешанного действия.

Иониты производятся на основе сетчатых полимеров, которые имеют микропористую или сетчатую структуру. Материал имеет ковалентную связь с ионогенными группами, которые в процессе диссоциации образуют пару из свободного и фиксированного иона с противоположным зарядом. Последний закреплен на полимере.

В результате ионообменного процесса заметно снижается электропроводность воды и уровень ее минерализации. Заряженные частицы из жидкости диффундируют вначале к поверхности, а затем и внутрь сорбента. Со временем способность засыпки поглощать ионы из жидкости снижается и для ее восстановления проводится регенерация с использованием рабочих растворов.

Удельная электрическая проводимость в воде

Компания Diasel Engineering предлагает эффективные технические решения по уменьшению удельной электрической проводимости воды. Предприятие осуществляет поставки оборудования систем обратного осмоса, электродеионизации и ионного обмена. Наши специалисты выполняют монтаж установок водоподготовки, необходимые пусконаладочные работы и обеспечивают их техническое обслуживание.

Снижение электропроводности воды до требуемых показателей — задача исключительно сложная и для ее решения необходимо привлечение профессионалов. ООО «НПК «Диасел» приглашает к сотрудничеству предприятия, нуждающиеся в установках глубокой очистки. Комплексное решение проблем водоподготовки — наша основная специализация.

Удельное электрическое сопротивление электролитов, жидкостей и расплавов солей / щелочей.

Удельная электропроводность жидкостей — Справочник химика 21

    УДЕЛЬНАЯ ЭЛЕКТРОПРОВОДНОСТЬ ЖИДКОСТЕЙ [c.937]

    В этой формуле X — удельная электропроводность жидкости V — кинематическая вязкость жидкости, равная 11/6 (где б — плотность) Е — потенциал течения ) — диэлектрическая проницаемость со — угловая скорость вращения диска — его радиус. Сравнение результатов, полученных по методике вращающегося диска и по обычной методике определения потенциала течения на порошке кварца, показало близкое совпадение, как это можно видеть из табл. 6. [c.78]

    Средняя удельная электропроводность жидкости в тонких капиллярах может быть записана в виде [c.202]

    При высоких значениях удельной электропроводности жидкости Ож и небольшой неизолированной поверхности положительного электрода 3, на кривой зависимости эффекта воздействия [c.155]

    Если у-с — удельная электропроводность жидкости , протекающей через капилляр, то сопротивление жидкости в капилляре [c.704]

    Расходные характеристики, изображенные на этих рисунках, относятся к растворам электролитов, удельная электропроводность которых лежит в области наклонных участков кривых зависимостей Gp=jf(g ) (рис. 1-4). При больших удельных электропроводностях жидкости кривая активной проводимости имеет горизонтальный участок и остается практически постоянной при изменениях электропроводности растворов g. [c.92]

    Если известна удельная электропроводность жидкости, можно использовать результаты измерений потенциалов течения для определения -потенциала с помощью уравнения (21). В общем полученные таким образом значения -потенциала находятся в удовлетворительном согласии со значениями, которые определяются с помощью электроосмоса и других методов, но если применять диафрагму с тонкими порами, то получаются ошибочные результаты. Причина этого состоит в том, что вследствие влияния электроосмотических сил электропроводность раствора в порах диафрагмы, особенно в случае сравнительно разбавленных растворов, может заметно отличаться от электропроводности этого раствора в объеме [10].  [c.705]

    Если учесть удельную электропроводность жидкости % (Ом — см ) и плотность тока / на сечении капилляра а/см ), тогда скорость течения жидкость через один капилляр выразится так  [c.531]

    Удельная электропроводность жидкостей представляет собой электропроводность столбика данной жидкости высотой 1 сл и площадью сечения 1 Следовательно, удельная электропроводность может [c.349]

    Удельная электропроводность жидкости в мембране [c.90]

    Радиус капилляра г и градиент потенциала Е можно выразить посредством силы тока и удельной электропроводности жидкости, так как на единицу длины [c.194]

    Поверхностная проводимость. Выше было указано, что удельная электропроводность жидкости в капилляре выше, чем во всем объеме жидкости, следовательно, при [c.199]

    На большом расстоянии от границы (/интенсивность коррозии становится пропорциональна удельной электропроводности жидкости и обратно пропорциональна расстоянию от границы около самой границы (/ — 0) интенсив- [c.664]

    УДЕЛЬНАЯ ЭЛЕКТРОПРОВОДНОСТЬ ЖИДКОСТЕЙ (у.) [c.850]

    Однако выражение (1У.21) не отражает влияния удельной электропроводности жидкости, напряжения на конденсаторах и величины неизолированной поверхности положительного электрода Зэ- Эти величины содержатся в безразмерных зависимостях, лалученных А. Д. Молчановым и В. П..Косыком [134] после обработки экспериментальных данных  [c.235]

    Свойства пентафторида иода изучены более подробно 38, 58, 59 Многочисленные исследования указывают на то, что пентафторид иода — ассоциированная жидкость. Изучая зависимость числа, ширины и положений резонансных линий от температуры, авторы работы установили, что обмен фтора протекает через образование димерных промежуточных молекул. Небольшая удельная электропроводность жидкости сильно возрастает при растворе-НИИ в ней подата калия или пентафторида сурьмы. При электролизе раствора иодата калия в 1Ра на катоде выделяется иод, а эквивалентная электропроводность его при бесконечном разбавлении равна [c.278]

Supmea системы измерения электропроводности жидкости

Кондуктометры Supmea для измерения проводимости, степени минерализации, температуры растворов, а также непрерывного мониторинга и отображения параметров.

На странице представлена система измерения параметров (удельной электропроводности) жидкостей торговой марки «Supmea».

Компания занимается разработкой и поставками аппаратуры для автоматизации производственных процессов в отраслях: нефте- и газодобыча и переработка, химическая и нефтехимическая промышленность, водоснабжение и канализация – в более, чем 100 странах мира. Открыты более 20 офисов и общенациональных сервисных центров. Компания избрана членом Китайской Ассоциации производителей инструментов и является стратегическим партнером ряда крупнейших зарубежных фирм как, например, JUMO и Endress+Hauser.

Выбрать и купить датчики электропроводности вы можете в интернет-магазине …

Модельный ряд анализаторов Supmea

Система анализаторов Supmea состоит из двух частей: контроллера, (производящего обработку и отображение результатов измерений) и измерителя удельной электропроводности.

В таблице ниже представлены готовые системы измерения электропроводности в воде и жидкости:

Модельный ряд контроллеров:

Модели электродов датчиков электропроводности:

٭ – только для контроллера модели SUP-EC8.0
٭٭ – для заказа нужно выбрать необходимый диапазон

Для экономии времени и правильности подбора рекомендуем обратиться к специалистам компании «РусАвтоматизация», они помогут подобрать электроды проводимости и контроллеры под конкретную задачу измерения электропроводности жидкости.

Назначение кондуктометров Supmea

Измерители удельной электропроводности и температуры жидких сред (промышленные кондуктометры) Supmea представляют собой электрохимические анализаторы, предназначенные для непрерывного мониторинга, обработки и передачи в унифицированном формате следующей информации: значения удельной электропроводности (EC), степени минерализации (TDS), удельного сопротивления (ER) и температуры контролируемой среды (чаще всего – водного раствора). Передаваемые сигналы используются в системах контроля и управления протеканием технологических процессов в промышленных установках.

Особенности измерителей удельной электропроводности Supmea

• Компактная конструкция, позволяющая легкий монтаж даже в ограниченном пространстве.
• Большой и яркий дисплей с фоновой подсветкой и сигнализацией.
• Легкое программирование и управление посредством кнопок на панели прибора.

Преимущества кондуктометров Supmea

• Простота эксплуатации и программирования.
• Высокая степень защиты – IP65/68.
• Изолированные выходные каналы связи.
• Наличие режима автоматической температурной компенсации, настройки контроля верхнего и нижнего пределов измерений.
• Наличие защиты доступа.
• Простота переключения между измеряемыми параметрами.
• Возможность сохранения данных по измерениям.

Принцип работы анализаторов влажности Supmea

В состав анализатора входят две основных функциональных единицы. Первая – контроллер – электронное устройство, производящее обработку, температурную компенсацию, отображение на экране цифрового дисплея, выработку визуально-звуковых контрольных сигналов и передачу информации по каналам внешней связи. Вторая – сенсорное устройство – датчик кондуктометра, взаимодействующий с измеряемой средой и вырабатывающий сигнал, пропорциональный величине электропроводности раствора.

Принцип действия кондуктометра системы Supmea основан на том, что электропроводность водной среды находится в прямой зависимости от количества растворенных в воде соединений и температуры раствора. Анализаторы определяют удельную электропроводность среды как электропроводность на 1 см толщины слоя раствора путем измерения электрического сопротивления между двумя стальными (реже – платиновыми) электродами электропроводности, опущенными в раствор, при пропускании через них переменного тока подобранной частоты. Величина параметра EC определяется как обратная к величине сопротивления и представляется в единицах «Сименс на сантиметр». Величина параметра TDS, характеризующего степень минерализации раствора, представляется в единицах «ppm» – количество твердых частиц примесей на один миллион молекул воды в растворе, и получается путем пересчета величины измеренного сопротивления через таблицу эмпирических коэффициентов. Коррекция величин параметров EC и TDS по температуре также производится расчетным путем через коэффициенты для конкретного текущего значения температуры раствора.

Комбинированием размеров электродов и их соотношений можно получать величины сигналов датчиков, приемлемые для кардинально разных значений электропроводности среды: от сверхчистой воды с крайне малым содержанием растворенных веществ, до растворов, насыщенных химическими соединениями.

В системе промышленных кондуктометров Supmea имеется один достаточно универсальный датчик, охватывающий большую часть диапазонов – SUP-TDS-7002.

Области применения кондуктометров Supmea

Некоторые из областей применения промышленных кондуктометров:

• В установках теплоэнергетической промышленности для подготовки котельных вод.
• В гидропонных установках выращивания растений для подготовки и контроля качества питающих жидкостей.
• В установках рыбоводческих хозяйств для контроля качества водной среды выращивания рыбы.
• При контроле качества промышленных сбросов для целей охраны окружающей среды.
• Для контроля качества очищения промышленных и бытовых сбросов в установках водоотведения и канализации.
• В ряде химических производств для контроля за протеканием некоторых химических реакций.
• В установках водоподготовки для промышленного и бытового потребления.

Документация

Для получения информации об установке и полных технических характеристиках, обратитесь к представленной ниже документации:

Изучение электропроводности некоторых ионных жидкостей в широком интервале температур Текст научной статьи по специальности «Физика»

1 2 1 2

Н.В. Плешкова , Ю.М. Артемкина , К.Р. Седдон , В.В. Щербаков

1 Королевский университет Белфаста, Белфаст, Северная Ирландия

2Российский химико-технологический университет им. Д.И. Менделеева, Москва, Россия

ИЗУЧЕНИЕ ЭЛЕКТРОПРОВОДНОСТИ НЕКОТОРЫХ ИОННЫХ ЖИДКОСТЕЙ В ШИРОКОМ ИНТЕРВАЛЕ ТЕМПЕРАТУР

The electric conductivity of three ionic liquids was measured in the range of 20-150 oC, and hence the activation energy of electrical conductivity was determined. The electrical conductivity increases with temperature, whilst the activation energy of electrical conductivity decreases from 25 — 40 down to 15 — 20 kJ mol-1 , depending upon the nature of the ionic liquid.

В интервале температур 20 — 150 оС измерена удельная электропроводность трех ионных жидкостей и определена энергия активации электропроводности. Во всем исследованном интервале температур электропроводность повышается с ростом температуры, а энергия ее активации — уменьшается от 25 — 40 до 15 — 20 кДж/моль в зависимости от природы ионной жидкости.

Ионные жидкости представляют существенный интерес не только в исследовательской практике, но и находят применение в качестве растворителей, катализаторов, избирательных экстрагентов органических веществ, электролитов в электрохимических процессах, функциональных добавок к пластмассам и полимерам [1,2]. Несмотря на значительный интерес к ионным жидкостям, важнейшее их свойство — электрическая проводимость изучено недостаточно. В настоящей работе в интервале температур 20 — 150 оС измерена удельная электропроводность (ЭП) трех ионных жидкостей: 1-бутил-3-метилимидазолий бис {(трифторметил)-сульфонил} амида (I), 1-бутил-3-метилимидазолий трифторметан сульфоната (трифлата) (II) и 1-октил-3-метилимидазолий трифлата(Ш).

Сопротивление R ионных жидкостей измерялось с помощью цифрового автоматического моста переменного тока Е 7-20 в интервале частот 0,5 — 50 кГц.ПЕХИ В химии и химической технологии. Том XXI. 2007. №3 (71) 33

На основе результатов измерений ЭП во всем исследованном интервале температур рассчитаны величины энергии активации Е удельной электропроводности. Расчет энергии активации ЭП проводился с использованием выражения:

Е К = , (1)

Тз — Т1 Кз

в котором к., к2 и к3 — значения удельной ЭП при температурах Т., Т2 и Т3. Результаты измерений и расчетов приведены в таблице.

Таблица

Удельная ЭП (к, См/см) и энергия ее активации (Ек, кДж/моль) ионных жидкостей I, II и III

СС II II]

к-102 Ек к-102 Ек к-103 Ек

20 0,345 — 0,261 — 0,531 —

25 0,412 26,0±0,9 0,315 28,5±0,9 0,694 38,9±1,0

30 0,490 25,8±0,9 0,382 29,1±0,9 0,896 37,8±1,0

35 0,578 25,3±0,9 0,461 29,1±0,9 1,14 36,4±1,0

40 0,676 24,7±0,9 0,552 28,6±1,0 1,42 35,0±1,0

45 0,783 24,1±1,0 0,655 28,0±1,0 1,75 33,6±1,0

50 0,900 23,4±1,0 0,771 27,5±1,0 2,12 32,4±1,0

55 1,03 22,7±1,0 0,897 26,5±1,0 2,54 31,3±1,1

60 1,16 22,0±1,0 1,04 25,7±1,1 3,01 30,3±1,1

65 1,30 21,4±1,1 1,19 25,0±1,1 3,53 29,4±1,1

70 1,45 20,7±1,1 1,35 24,3±1,1 4,10 28,6±1,1

75 1,61 20,1±1,1 1,52 23,6±1,1 4,73 27,9±1,2

80 1,77 19,6±1,1 1,70 23,0±1,2 5,41 27,3±1,2

85 1,95 19,0±1,2 1,90 22,3±1,2 6,15 26,7±1,2

90 2,12 18,5±1,2 2,10 21,7±1,2 6,95 26,1±1,2

95 2,30 18,0±1,2 2,32 21,2±1,2 7,81 25,6±1,3

100 2,49 17,5±1,2 2,54 20,6±1,3 8,73 25,1±1,3

105 2,68 17,0±1,3 2,77 20,0±1,3 9,70 24,6±1,3

110 2,87 16,5±1,3 3,00 19,4±1,3 10,7 24,1±1,3

115 3,07 16,0±1,3 3,25 18,9±1,3 11,8 23,6±1,4

120 3,27 15,5±1,4 3,49 18,3±1,4 13,0 23,1±1,4

125 3,46 15,0±1,4 3,75 17,7±1,4 14,2 22,6±1,4

130 3,66 — 3,40 17,0±1,4 15,4 22,0±1,5

135 — — 4,25 16,3±1,5 16,7 21,4±1,5

140 — — 4,50 15,6±1,5 18,0 20,8±1,5

145 — — 4,74 14,8±1,5 19,3 20,1±1,6

150 — — 4,98 13,9±1,6 20,6 19,3±1,6

155 — — 5,21 — 23,0 —

Погрешность расчета энергии активации электропроводности Ек зависит не только от ошибки определения ЭП 5к точности установки температуры 5Т.+1. (2)

К3 — К1 Т3 — Т1

В этих выражениях 5К — относительная ошибка определения удельной ЭП (1%), 5Т — относительная погрешность термостатирования (0,1 %).

6 п

1, градусы Цельсия

Рис. 2. Зависимость удельной ЭП ионных жидкостей от температуры

Найденные с использованием выражений (3) погрешности зависят от абсолютной величины разностей Дк = к3 — К1 и АТ = Т3 — Т1 и существенно возрастают с уменьшением этих величин. Это приводит к тому, что погрешность определения энергии активации ЭП при уменьшении разности температур может достигать нескольких десятков процентов. Для уменьшения этих погрешностей необходимо повышать величину АТ. Проведенные нами исследования показали, что оптимальной величиной АТ является 10 К. Дальнейшее увеличение интервала АТ не имеет смысла, поскольку энергия активации ЭП зависит от температуры.

о 25 50 75 100 125 150

I, градусы Цельсия

Рис. 3. Зависимость энергии активации ЭП ионных жидкостей от температуры

Вклад погрешности разности Дк в ошибку определения энергии активации ЭП зависит от природы электролита, в частности, от абсолютного значения температурного коэффициента ЭП. Поэтому погрешность определения Ек в настоящей работе рассчитывалась для каждой температуры. Значения этих погрешностей также приведены в таблице.

Удельная электропроводность исследованных ионных жидкостей повышается с ростом температуры во всем исследованном её интервале, рис. 2. При данной температуре электропроводность ионной жидкости III в 3 — 5 раза ниже проводимости жидкостей I и II. Этот факт объясняется тем, что октильная цепь длиннее бутильной.

На рис. 3 представлена зависимость энергии активации электропроводности исследованных ионных жидкостей от температуры. Как следует из полученных данных, повышение температуры приводит к снижению энергии активации удельной электропроводности, что обусловлено, в первую очередь уменьшением вязкости ионных жидкостей при их нагревании.

Энергии активации ЭП исследованных жидкостей располагаются в следующем ряду: Ек(Ш) > Ек(11) > Ек(1) .

При этом, если расхождение между значениями Е жидкостей I и II составляет 2,5 — 3 кДж, то различие в энергии активации жидкостей II и III может достигать 5 — 7 кДж. Необходимо отметить, что абсолютные значения энергий активации удельной ЭП исследованных ионных жидкостей в 2 — 3 раза превышают значения Ек для водных растворов электролитов [5,6]. Лишь при температурах, превышающих 100оС энергии активации ЭП ионных жидкостей приближаются к значениям Ек водных растворов неорганических солей, которые имеют место при комнатной температуре.

Список литературы

1. Асланов Л.А., Захаров М.А., Абрамычева Н.Л. Ионные жидкости в ряду растворителей. -М.: Изд-во МГУ. 2005. -272 с.

2. G.M.N. Baston, A.E. Bradley, T. Gorman, I. Hamblett, C. Hardacre, J.E. Hatter, M.J.F. Healy, B. Hodgson, R. Lewin, K.V. Lovell, G.W.A. Newton, M. Nieuwenhuyzen, W.R. Pitner, D.W. Rooney, D. Sanders, K.R. Seddon, H.E. Simms and R.C. Thied, in «Ionic Liquids: Industrial Applications to Green Chemistry», eds. R.D. Rogers and K.R. Seddon, ACS Symp. Ser, Vol. 818, American Chemical Society, Washington D.C., 2002, pp. 162-177.

3. Щербаков В.В. //Электрохимия. 1998. Т.34. С. 121-124.

4. Батунер Л.М., Позин М.Е. Математические методы в химической технике. -Л., Химия. -1971, с. 665-670.

5. Щербаков В.В., Ермаков В.И. //В сб. «Термодинамика и строение растворов». Иваново. 1978. С. 112-115.

6. Щербаков В.В. //В сб. «Термодинамика сольватации веществ в различных растворителях». М. РХТУ им. Д.И. Менделеева. 1991. С. 3-11.

УДК 541.182

И.А. Белова, К.И. Киенская, В.В. Назаров

Российский химико-технологический университет им. Д.И.Менделеева, Москва, Россия

ПОЛУЧЕНИЕ ГИДРОЗОЛЯ ОКСОГИДРОКСИДА ИТТРИЯ И ИССЛЕДОВАНИЕ ЕГО КОЛЛОИДНЫХ СВОЙСТВ

In this report results of development of synthesis methods of yttrium oxyhydroxide hydrosols and determinations of the main colloid-chemical properties of synthesized sols are mentioned. Hydrosols were synthesized by peptization and direct condensation methods. At comparison of the basic colloid-chemical characteristics, such as concentration of the sols obtained, average hydrodynamical radius of the particles and stability to electrolytes, it was established that the sol obtained by condensation method is more perspective for the further research.

В данном сообщении приводятся результаты разработки методов синтеза гидрозолей оксогидроксида иттрия и определение основных коллоидно-химических свойств синтезированных золей. Гидрозоли синтезировали методами пептизации и прямой конденсации. При сравнении основных коллоидно-химических характеристик, таких как концентрация получаемых золей, средний

Устройство для измерения электрической проводимости жидкостей

Устройство для измерения электрической проводимости жидкостей

Мухин  А.А. 1

1Детский оздоровительно-образовательный центр города Ельца», МБОУ «Гимназия №11 г. Ельца»

Поваляев  Б.А. 1Австриевских  Н.М. 2

1Детский оздоровительно-образовательный центр города Ельца»

2МБОУ «Гимназия №11 г. Ельца»

Текст работы размещён без изображений и формул.
Полная версия работы доступна во вкладке «Файлы работы» в формате PDF

Введение.

Электропроводимость (электропроводность) жидкостей определяется наличием в них газообразных, жидких и твердых примесей, обусловлена токами, образующимися при диссоциации молекул самой жидкости или ее примесей.

Электропроводимость исследуемой жидкости существенным образом зависит от ее температуры, для чего необходимо в кондуктометрических приборах предусмотреть температурную коррекцию показаний. При повышенной температуре жидкости увеличивается коэффициент диссоциации, подвижность ионов, в результате увеличивается электропроводность, соответственно, при пониженной температуре — электропроводимость уменьшается.-4 См/мили 5*10 мкСм/см. Основной единицей измерения мкСм/см, (международное обозначение MS) в дальнейшем воспользуемся в научно-исследовательской работе.

В медицине – для проверки качества аптечной, клинической бидистиллированной и дистиллированной воды.

В быту: при заливке дистил. воды в утюги, увлажнители воздуха и т.д. В домашнем приготовлении качественных вин, напитков…

В технике при заливке дистил. воды в аккумуляторы, другие технические устройства.

Контроль в экологии, например, дождевых, снеговых осадков с разных направлений ветра. Сырой и кипяченой воды на содержание в них общих солей, металлов и примесей и т.д.

Цели работы: 1.Создать лабораторное устройство для измерения электрической проводимости жидкостей (в дальнейшем описании – устройство) для оснащения кабинетов физики, химии при прохождении соответствующих тем, а также для применения устройства в быту и технике.

1.1. Разработать и изготовить прибор измерения электропроводимости жидкостей. (В дальнейшем описании – прибор.)

1.2. Разработать и изготовить образцовый кондуктометр – датчик для измерения электропроводимости жидкостей. (В дальнейшем описании – кондуктометр.)

2. Устройство должно быть выполнено на современном уровне с содержанием новизны, как в принципиальной схеме, так и в конструкции.

Задачи: 1. Разработать общую электрическую принципиальную схему устройства.

2. Разработать принципиальную схему прибора, устройства с высокостабильным автогенератором – симметричным мультивибратором.

3. Разработать принципиальную схему образцового кондуктометра.

4. Разработать и изготовить конструкцию прибора.

5. Изготовить отдельный корпус для прибора из листового пластика – полистирола.

6. Разработать и изготовить конструкцию измерительного блока кондуктометра.

7. Изготовить отдельный корпус для кондуктометра из листового органического стекла.

8. Разработать и сделать печатную плату с радиоэлементами схемы.

9. Провести окончательную сборку устройства.

10. Провести регулировку уровня выходного переменного напряжения, при котором будет обеспечиваться оптимальная чувствительность и прямолинейность шкалы измерительного прибора.

11. Исследовать форму импульсов работы мультивибратора, снять осциллограмму.

12. Провести исследование и измерение электропроводимости жидкостей в мкСм.

13. Составить таблицу.

Технические данные устройства для измерения электрической проводимости жидкостей.

Предел измерения устройства 0 – 10 мкСм (μS)

Погрешность измерения — ± 2,5% с учетом образцового кондуктометра

Напряжение питания – 3,7 – 4,5 (В)

Ток потребления — ⩽ 5 мА

Исследуемые жидкости — см. таблица 1.

Описание общей электрической схемы устройства.

Общая электрическая принципиальная схема( рис.1) состоит из источника питания GB1-GB3 (трёх последовательно соединённых пальчиковых батарей 1,5В) или одного аккумулятора -3,7В, предохранителя FU1 01A, тумблера включения питания со встроенным в него контрольным светодиодом, высокостабильного симметричного автогенератора – мультивибратора, выполненного на транзисторах VT1-VT4, регулятора выходного переменного напряжения R5, выполняющего роль установки чувствительности прибора, регулятора тока по крайнему пределу прибора – R6(10 μА), мостового выпрямителя VD3- VD6, микроамперметра постоянного тока μА — 0-10 мкА, кл.1,0, кондуктометра У2, со входящими в него герконом SA2 и разъемом X1 с электрическим двухпроводным шнуром для соединения с прибором.

При включении тумблера SA1 питание через предохранитель FU1 подаётся на схему, при этом загорается светодиод, начинает работать симметричный мультивибратор, выдавая прямоугольные импульсы одинаковой длительности. С коллекторов транзисторов VT3, VT4 импульсы уже переменного тока через разделительные конденсаторы С4,С5 подаются на резистор активной нагрузки R5, с помощью которого можно регулировать выходное переменное напряжение , а следовательно в дальнейшем чувствительность прибора. Резистор R5 выбирается с таким расчётом, чтобы его сопротивление было в десятки раз меньше электрического сопротивления испытываемых жидкостей, в противном случае нарушается линейность шкалы прибора. Далее с резистора R5 импульсное переменное напряжение через ограничительные по току резисторы R6, R7, диодный мост VD3- VD6, разъём X1поступает на электроды кондуктометра У2. Диодный мост применяется для выпрямления импульсного напряжения, что дало возможность подключения микроамперметра постоянного тока μА с высокой чувствительностью 0-10 мкА. По понятной причине постоянное низковольтное напряжение на электроды кондуктометра подавать нельзя, иначе даже при слабых токах происходит электролиз испытываемых жидкостей, а это неизбежно влияет на погрешность измерения. Диоды выпрямительного моста выбираются с самым малым падением напряжения в прямом направлении. В связи с очень малым прохождением тока в измерительной цепи прибора, необходимо выключатель электродов кондуктометра во время проверки максимального значения 10 μS установить непосредственно на кондуктометре, для чего и применён геркон SA2. Есть ещё одно преимущество применения геркона. При работе прибора и налитой испытываемой жидкости в кондуктометре мы подносим небольшой постоянный магнит к геркону, происходит срабатывание его контактов, при этом никаких колебаний жидкости не происходит, влияющих на точность измерения.

Особого внимания заслуживает разработанный и изготовленный мной симметричный мультивибратор высокой стабильности, автогенератор выходного переменного напряжения (Схема электрическая принципиальная, рис. 1)

Рис. 1

В обычной типовой схеме симметричного мультивибратора (рис.2) в коллекторах транзисторов установлены резисторы R1, R4, и элементы стабилизации выходного импульсного напряжения отсутствуют.

Рис.2

За счёт возможного незначительного изменения напряжения питания, температуры, влажности окружающей среды, да и самого режима работы автогенератора, может быть увеличение и уменьшение амплитуды выходного сигнала. В особо точных устройствах, приборах это недопустимо.

Установим в коллекторы транзисторов VT3, VT4 обратной проводимости (n-p-n) нашего автогенератора вместо резисторов транзисторы прямой проводимости (p-n-p), VT1- VT2. Резисторы базового смещения транзисторов VT3, VT4 разделим согласно схемы: R1, R2 по 10 кОм, R3, R4 по 5,1 кОм. Для дополнительного ограничения тока по базам транзисторов установим стабилитроны, которые будут резко уменьшать длительность фронтов импульсов. Например, незначительно уменьшилось общее напряжение питания. Тогда уменьшится и положительное смещение на базах транзисторов автогенератора VT3, VT4. Конечно же, при этом, уменьшится амплитуда выходного сигнала. Но часть положительного смещения (делитель R1,R3;R2,R4) уменьшится и на базах транзисторов VT1, VT2(p-n-p)проводимости. Эти транзисторы больше откроются по переходам коллектор-эмитер. Сопротивление переходов уменьшится, ток коллекторов возрастёт. Одновременно произойдёт компенсация потери в выходном сигнале.

Необходимо отметить, что требуемая амплитуда выходного сигнала Uампл.=1 ±02В гораздо ниже постоянного напряжения источника питания. Нецелесообразно уменьшать напряжение источника питания (ниже 3,7В), при котором автогенератор – мультивибратор работает нестабильно.

Осциллограмма нормальной работы автогенератора приведена на фото 1. Осциллограф многоканальный цифровой DS-203.

Фото 1

Вход осциллографа подключается непосредственно к сухим электродам кондуктометра с помощью зажимов типа «крокодил». Исследование проводится без включённого геркона. С помощью осциллографа, отвёртки и построечного резистора R5, «Рег.чувств.», запаянного на печатной плате, установить уровень выходного переменного напряжения Uампл.=1 ±02В. После проделанной регулировки, построечный резистор пломбируется краской.

Конструкция.

Конструктивное устройство для измерения электрической проводимости жидкостей (фото2)

Фото 2

состоит из отдельного прибора измерения (фото3)

Фото 3

и кондуктометра (фото4).

Фото 4

Корпус прибора измерения изготовили из листового пластика – полистирола. Места соединений проклеиваются клеем на основе дихлорэтана. Габаритные размеры: 165х110х75 мм. На передней панели корпуса установлены: микроамперметр М900, 0-10 мкА кл. 1,0 (проградуированный в микросименсах, μS), тумблер включения со светодиодной подсветкой, резистор переменного сопротивления для установки стрелки микроамперметра в положение 10 мкСм. Внутри прибора находятся печатная плата с отдельными радиоэлементами схемы и батарея питания. На правой боковой стенке установлен разъем для подключения кондуктометра. Остальные радиоэлементы схемы размещены на печатной плате, (рис.3), которая закреплена при помощи пластмассовых стоек. Прибор является переносным, поэтому снабжен ручкой. С помощью ручки его можно не только переносить, но и фиксировать на столе под разным углом для удобства в работе. Для надежной фиксации мной изготовлены четыре круглые прокладочные шайбы размером (диаметр) 16 мм из листового силикона толщиной 3 мм.2. Единица измерения См/м (Сименс на метр).

По понятной причине такой огромный кондуктометр делать не нужно. Представьте себе такой кондуктометр. Хотя, может быть, в промышленном масштабе такой и применяется. Уменьшим соответственно все размеры, например, в 25 раз. Выберем образно форму жидкого проводника и определим его размеры (рис.4)

Рис.4

В этом случае удельную электрическую проводимость можно перевести в мкСм/см (микро Сименс на сантиметр)

Кондуктометр состоит из:

1. Квадратного вытянутого стакана с внутренними размерами 4,1х4,1 см, высотой 8 см с приклеенным снизу основанием (дном) (фото4). Изготавливается из листового пятимиллиметрового электротехнического органического стекла – диэлектрика с очень большим удельным сопротивлением (свыше 1гОм). Стенки склеиваются специально изготовленным мною клеем. В пузырек с жидким дихлорэтаном, который свободно продается в магазинах «Радиоэлектроника», закладываются кусочки органического стекла. В течении суток кусочки растворяются и получается бесцветная сметанообразная масса. Клей готов к работе.

2. Измерительной части (фото 5а, 5б), которая имеет:

Фото 5а

Фото 5б

2.1. Электроды, изготовленные из пищевой листовой нержавеющей, стали толщиной 1 мм с размерами 40х40 мм, при этом рабочая измерительная часть составляет 10х40 мм

2.2. Держатели электродов, изготовленные из квадратного дюралюминия 10х10 мм длиной 55мм. Каждый держатель имеет резьбовое отверстие М5 сверху для крепления винтами М5х14 к верхней панели и внизу – боковое М3 для крепления электродов винтом М3х8

2.3. Верхнюю панель, изготовленную из листового органического стекла толщиной 5 мм. В панели просверлены два отверстия диаметром 5,2 мм для крепления винтами держателей электродов.

При сборке кондуктометра верхняя панель соединяется с двумя держателями винтами, под которые подкладываются две металлические шайбы и два кабельных наконечника. Затем к наконечникам припаиваются два конца двухпроводного соединительного шнура и геркон. Другие два конца шнура припаиваются к разъему. Геркон закрывается пластиковой крышкой с помощью двух небольших винтиков. Регулировка измерительной части кондуктометра сводится к точной установке расстояний между электродами 40 ±0,2 мм с помощью штангеля. Для этого в верхней панели одно из отверстий для стойки овальное. Одну стойку с электродом можно передвигать горизонтально на ±2 мм.

Кондуктометр, изготовленный мной, является образцовым, так как пластинчатые электроды измерительной части плотно входят по внутренним стенкам в стакан и при этом почти касаются дна стакана. Точнее выдерживается количество налитой испытываемой жидкости по удельной проводимости в мкСм/см.

Порядок работы.

Эксплуатация устройства.

Установить на чистом столе прибор измерения электропроводимости жидкостей (можно горизонтально, вертикально, под углом, как удобнее будет работать).

Протереть кондуктометр (корпус и измерительные части) специальной салфеткой, смоченной в медицинском спирте или в бидистиллированной воде.

Кондуктометр также установить на столе и подсоединить его шнур к разъему прибора.

С помощью медицинского термометра измерить температуру в °С испытываемых жидкостей, разлитых в разных посудах.

Залить в стакан кондуктометра 16ml испытываемой жидкости. Для этого воспользоваться новым медицинским шприцом 20 ml или мензуркой с делениями. Опустить электроды измерительной части кондуктометра в стакан с жидкостью. Электроды погрузятся на 1 см (согласно моему расчету).

Рис. 5

Таким образом выдерживаются все размеры (пропорции) удельной электрической проводимости в мкСм/см, а образный эталон количества измеряемой жидкости 16 ml (рис.4, рис.5).

Сверху на панель кондуктометра положить магнитик, при этом контакты геркона замкнуться.

Включить прибор, загорится светодиод – питание на устройство подано, прогреть прибор в течении 2 минут.

Ручкой «Уст. 10мкСм» скорректировать показание, отклонение стрелки прибора на полную шкалу (10 мкСм).

Убрать магнитик – прибор покажет электрическую проводимость испытываемой жидкости в мкСм.

Занести полученные данные в таблицу 1, сравнить с удельной электрической проводимостью той же жидкости и сделать соответствующие выводы.

В технической литературе удельная электропроводимость различных жидкостей дана при их температуре 20 °С. Чтобы не применять в работе дорогостоящий, громоздкий термостат, мной проведена работа исследования определенных жидкостей с комнатной температурой 25 ±2°С.

Как видно из таблицы 1, полученные данные мало чем отличаются, всего лишь на несколько десятых мкСм/см.

Согласно таблицы №1 я провел исследования на удельную электропроводность осадков в г. Ельце. Исследование проходили в марте-апреле 2018 года, полученные данные были занесены в таблицу, из чего можно сделать вывод, что осадки не несут вреда окружающей среде и город можно считать экологически чистым.

Таблица №2

Более точные данные можно получить при неоднократном замыкании и размыкании контактов геркона магнитиком в процессе одной работы на проверку правильной установки стрелки прибора на 10 мкСм.

После окончания работы

Выключить прибор измерения.

Отключить разъем кондуктометра от прибора.

Вылить жидкость из кондуктометра, протереть медицинским спиртом.

Просушить кондуктометр на воздухе при комнатной температуре.

Устройство поместить в упаковочную коробку.

В связи с тем, что работа включает в себя исследование жидкостей, примесей в медицине, а само устройство является очень чувствительным даже к малейшему загрязнению измеряемой жидкости, необходимо соблюдать чистоту, работать в медицинском халате, перчатках. При работе снятия и одевания верхней панели с измерительной частью кондуктометра, пользоваться специальным зажимом – прищепкой. В работе применяется круглый декоративный магнитик, который используется для крепления бумажных листов к стальным поверхностям.

Новизна.

1.Разработанная мной полная принципиальная схема устройства для измерения электрической проводимости жидкостей в научной специальной радиоэлектронной, радиотехнической литературе и интернете не обнаружена.

2. Принципиальная схема симметричного автогенератора- мультивибратора высокой стабильности в научной специальной радиотехнической литературе, интернете не обнаружена.

3. Образцовый кондуктометр позволяет выполнить все требования измерения электропроводимости жидкости с повышенной точностью (за пределами электродов- пластин находится очень малое количество испытываемой жидкости), содержит геркон включения-выключения, прост в изготовлении. Полная конструкция в литературе и интернете не встречается. В научной специальной литературе, интернете встречается только общее, краткое описание.

4. В конструкции для фиксации прибора на рабочем столе под разным углом для удобства в работе, в переносной ручке и выполняющей роль опорной, применены силиконовые шайбы, которые отлично пружинят и фиксируют прибор под нужным углом.

Фото 6 (автор за работой)

Литература.

1. А.М. Прохоров, Большой энциклопедический словарь, издание 2е — переработанное и дополненное, Москва, научное издательство БЭС.

2. А.Ю. Ишлинский, Новый политехнический словарь, Москва, научное издательство БРС.

3. Н.И. Чистяков, Справочник радиолюбителя – конструктора , раздел конденсаторы постоянной ёмкости , 3-е издание переработанное и дополненное, « Радио и связь», Москва.

4. А.И. Кизлюк, Справочник по устройству и ремонту телефонных аппаратов зарубежного и отечественного производства. (глава: Диоды), издательство «Библион», Москва.

5. Паспорт и инструкция по эксплуатации «Ионизатор воздуха Рязань – 101», Министерство промышленности средств связи. Согласован с Министерством здравоохранения, г. Рязань.

Просмотров работы: 360

METTLER TOLEDO Весы для лаборатории, производства и торговли

Измерительные приборы — это оборудование, используемое для точного определения различных параметров исследуемых объектов. Наша компания занимается …

Измерительные приборы — это оборудование, используемое для точного определения различных параметров исследуемых объектов. Наша компания занимается производством и обслуживанием контрольно-измерительных приборов и весового оборудования для различных отраслей промышленности.

Предлагаем купить измерительные приборы для оптимизации технологических процессов, повышения производительности и снижения затрат. Точные инструменты позволят установить соответствие нормативным требованиям.

Мы осуществляем продажу измерительных приборов, предназначенных для исследовательской деятельности и научных разработок, производства продукции и контроля качества, логистики и розничной торговли. МЕТТЛЕР ТОЛЕДО предлагает следующие измерительные приборы для различных областей применения:

Лабораторное оборудование

Для научных и лабораторных исследований требуются высокоточные измерительные и аналитические приборы и системы. Они используются для взвешивания, анализа, дозирования, автоматизации химических процессов, измерения физических и химических свойств, концентрации газов, плотности, спектрального анализа веществ и рефрактометрии, химического синтеза, подготовки проб, реакционной калориметрии, анализа размеров и формы частиц. Специализированное программное обеспечение позволяет управлять процессами и получать наглядное отображение данных.

Лабораторное оборудование включают следующие системы:

Промышленное оборудование

Если вас интересуют промышленное измерительное оборудование, предлагаем купить подходящие системы для взвешивания, контроля продукции, решения логистических задач и транспортировки грузов. Используйте точные приборы для стандартного и сложного дозирования, взвешивания в сложных условиях и взрывоопасной среде. Обеспечьте точность результатов с помощью поверочных гирь и тестовых образцов. Подключение периферийных устройств к приборам позволит регистрировать результаты и параметры взвешивания. Программное обеспечение с понятным интерфейсом оптимизирует процессы посредством управления оборудованием с ПК.

Ассортимент промышленных контрольно-измерительных приборов и инструментов включает:

Весы для магазинов и оборудование для розничной торговли

В сфере розничной торговли продовольственными товарами необходимы измерительные приборы и оборудование для взвешивания и маркировки товаров. Используйте весы для решения типовых задач, печати чеков и быстрого взвешивания, разгружающего поток покупателей. В сложных ситуациях пригодятся специализированные весовые системы с нетребовательным обслуживанием и уходом. ПО и документация упростят настройку системы и обучение персонала.

Вниманию покупателей предлагаются следующее оборудование для торговли:

Как купить весы МЕТТЛЕР ТОЛЕДО?

Чтобы купить оборудование на нашем сайте, оформите запрос в режиме онлайн в соответствующем разделе. Уточните задачу, которая должна быть решена с помощью требуемого прибора. Укажите контактные данные: страну, город, адрес, телефон, e-mail, название предприятия. Заполненная форма направляется специалисту компании, который свяжется с вами для уточнения ключевых моментов.

Сеть представительств METTLER TOLEDO для обслуживания и сервисной поддержки распространена по всему миру. В России отдел продаж и сервиса расположен в Москве. Региональные представительства по продажам находятся также в Казани, Ростове-на-Дону, Самаре, Екатеринбурге, Красноярске, Уфе, Хабаровске, Новосибирске.

Отправьте отзыв, задайте вопрос специалисту, свяжитесь с конкретным отделом. Воспользуйтесь онлайн-формой обратной связи или позвоните по указанному телефону офиса в выбранном регионе. Консультанты ответят на каждое обращение и вышлют коммерческое предложение по индивидуальному запросу.

Вода — теплопроводность

Теплопроводность — это свойство материала, которое описывает способность проводить тепло. Теплопроводность может быть определена как

«количество тепла, передаваемого через единицу толщины материала в направлении, нормальном к поверхности единицы площади, за счет градиента единичной температуры в условиях устойчивого состояния»

Теплопроводность конвертер единиц

Теплопроводность воды зависит от температуры и давления, как показано на рисунках и таблицах ниже:

См. также другие свойства Вода при различных температуре и давлении : Точки кипения при высоком давлении, Точки кипения при вакуумном давлении, Плотность и удельный вес, Динамическая и кинематическая вязкость, Энтальпия и энтропия, Теплота испарения, Константа ионизации, pK _w , нормальной и тяжелой воды, Точки плавления при высоком давлении, Число Прандтля, Свойства газа -Условия жидкого равновесия, давление насыщения, удельный вес, удельная теплоемкость (теплоемкость), удельный объем, тер коэффициент диффузии и давление пара при равновесии газ-жидкость и теплофизические свойства при стандартных условиях ,
, а также теплопроводность воздуха, аммиака, бутана, диоксида углерода, этилена, водорода, метана, азота и пропана.Информацию о теплопроводности строительных материалов см. В соответствующих документах внизу страницы.

Вернуться к началу

Теплопроводность воды при заданных температурах (° C) и 1 бар абс .:

0,5142

Вернуться к началу
Теплопроводность воды при заданных температурах (° F) и 14,5 psia:

450

900

900

Конвертер единиц теплопроводности

вверху

Теплопроводность жидкостей: эксперимент при проведении качественных испытаний

Аннотация

Однако когда думают о теплопроводности, этот термин почти всегда ассоциируется с твердыми телами, такими как медь, серебро и так далее; существует теплопроводность, связанная с жидкостями (жидкостями и газами).Хотя значения теплопроводности жидкостей и газов очень малы и их трудно точно (и практически) рассчитать из-за конвекции (для эксперимента, объясняющего конвекцию, см. Наш эксперимент с воздушным шаром), качественное сравнение можно легко провести. При использовании обычных кухонных принадлежностей сравнение можно провести, просто нагревая контейнер (ы), содержащий каждую жидкость, и отслеживая изменение температуры. Конкретные значения теплопроводности жидкостей можно найти в нашей базе данных материалов

.

Введение

Цель эксперимента — лучше понять теплопроводность и то, как эта концепция применяется к жидкостям.Эта концепция очень важна, поскольку она играет важную роль в управлении теплом, электронике и различных других отраслях промышленности.

Справочная информация

Важно принять все необходимые меры предосторожности при проведении этого эксперимента, и важно знать точку кипения каждой жидкости перед продвижением. Ниже приведен список температур кипения различных жидкостей, использованных в этом эксперименте. Если в какой-то момент жидкость в контейнере закипит, снимите контейнер с огня и снимите крышку из пенополистирола.

Процедура

1. 1. Заполните выбранную емкость первой жидкостью до заполнения емкости на ¾
   2. Вырежьте кусок пенополистирола площадью, равной площади открытой жидкости
   3. Поместите пенополистирол на жидкость так, чтобы полностью покрыть открытую жидкость
   4. Проткните все три термометра через пенополистирол так, чтобы первый термометр достиг высоты пространства, занимаемого жидкостью, второй — ½ высоты, а третий — высоты.

1. Включите источник тепла и установите слишком НИЗКИЙ (или ~ 50 ° C), чтобы предотвратить кипение жидкого содержимого
2. Дайте источнику тепла достичь устойчивого состояния (без изменения температуры в течение пяти минут). Температуру можно было измерить с помощью инфракрасного термометра или простого термометра
3. По достижении устойчивого состояния поместите емкость на источник тепла
4. Дать жидкости нагреться в течение 5-10 минут
5. Запишите температуру каждого термометра в конце 5-10 минут
6. Повторите этот процесс для двух других жидкостей

Наблюдение

После завершения этого эксперимента и регистрации данных можно составить представление о том, какая жидкость является лучшим проводником тепла.Если построить график зависимости температуры от расстояния, то жидкость с наибольшей разницей между расстоянием и расстоянием будет наихудшим проводником тепла. Гипотетически, поскольку уксус состоит в основном из 3-9% уксусной кислоты, а остальная вода, теплопроводность и уксуса, и воды будет одинаковой. Растительное масло состоит в основном из неметаллов (углеводородов). Поскольку неметаллы являются плохими проводниками тепла, не будет преувеличением предположить, что растительное масло будет худшим проводником тепла.

Сравнение

Ниже приведен список значений теплопроводности различных соединений, содержащихся в обычных бытовых жидкостях. Эти значения можно использовать для дальнейшего эксперимента или сравнения результатов, полученных при выполнении этого эксперимента. Вместе с этими значениями указана температура кипения каждой жидкости.

• Кофе: в основном вода (менее 0,609)
• Апельсиновый сок: смесь лимонной кислоты, воды и других соединений (0,193-0,609)
• Яблочный сок: смесь лимонной кислоты, воды и фенола (0.190-0.609)
• Водка: 40% этанол, 60% вода (~ 0,4338)

Заключение

Помимо высокой удельной теплоемкости, вода также обладает довольно высокой теплопроводностью по сравнению с набором теплопроводности жидкостей, которые были протестированы. Это явление, скорее всего, связано с водородными связями, которые удерживают молекулы воды близко друг к другу, что обеспечивает более эффективную передачу энергии. Однако вода знает; не обладают наибольшей теплопроводностью жидкостей.Некоторые жидкости и гели имеют теплопроводность более 6,0 Вт / м-К (в 10 раз больше, чем у воды). Эти жидкости и гели известны как материалы для термоинтерфейса и играют очень важную роль в электронике.

Для получения дополнительной информации посетите:

Теплопроводность жидкостей

Около 10-15 лет назад жидкости либо напрямую (в основном фторуглероды), либо косвенно (холодные пластины, промытые водой) охлаждали большинство мэйнфреймов. В настоящее время ожидаемое увеличение плотности теплового потока вызывает возобновление интереса к пассивному или активному жидкостному охлаждению, поскольку пределы воздушного охлаждения достижимы.Другие практические применения, в которых играют роль жидкости, включают материалы с фазовым переходом и тепловые трубы.

Если мы сосредоточимся на максимальном коэффициенте теплопередачи, становится ясно, что теплопроводность жидкости является доминирующим параметром. Как правило, теплопроводность твердых тел падает на 15-40% при температуре плавления, что вызвано повышенным беспорядком. Однако для воды разница намного больше. Лед при «нормальной» температуре имеет теплопроводность более чем в три раза выше.Что еще более важно для целей охлаждения, теплопроводность воды намного выше, чем у всех других (неметаллических) жидкостей, представляющих практический интерес для охлаждения электроники.

Что касается зависимости от температуры, большинство жидкостей демонстрируют снижение теплопроводности на 10% в диапазоне температур 0–100 ° C. Однако, как обычно, вода является исключением, показав прирост на 10%.

В таблице ниже представлены данные по порядку величины для различных классов жидкостей. Многие другие данные, в том числе в зависимости от температуры, можно найти в VDI Warmeatlas, Springer Verlag Heidelberg, Германия.

Руководство по проводимости — Van London

Суб-мкл измерения теплопроводности и теплоемкости жидкостей

Мы представляем анализ теплопроводности κ и теплоемкости C _p широкого спектра жидкостей, включая органические молекулярные растворители, ионные жидкости и водно-полимерные смеси.Эти данные были получены для образцов ≈0,6 мкл с использованием экспериментальной разработки, основанной на методе 3 ω , способном одновременно измерять κ и C _p . Несмотря на различный тип и силу взаимодействий, ожидаемых в априори столь разных системах, отношение κ к скорости звука приблизительно постоянно для всех из них. Это следствие одинаковой атомной плотности всех этих жидкостей, несмотря на их различную молекулярную структуру.Это было экспериментально подтверждено наблюдением C _p / V ≈ 1,89 × 10 ⁶ JK ⁻¹ м ⁻³ (≈3 R R R / 2 на атом) для всех жидкостей, исследованных в данной работе. Наконец, очень маленький объем образца, необходимый для этого экспериментального метода, является важным преимуществом для характеристики таких систем, как наножидкости, в которых получение большого количества дисперсной фазы иногда является чрезвычайно сложной задачей.

У вас есть доступ к этой статье

Подождите, пока мы загрузим ваш контент…

Что-то пошло не так. Попробуйте снова?

Таблица удельного электрического сопротивления и проводимости

В этой таблице представлены удельное электрическое сопротивление и электропроводность некоторых материалов.

Удельное электрическое сопротивление, обозначаемое греческой буквой ρ (ро), является мерой того, насколько сильно материал противостоит прохождению электрического тока. Чем ниже удельное сопротивление, тем легче материал пропускает электрический заряд.

Электропроводность — это величина, обратная удельному сопротивлению. Электропроводность — это мера того, насколько хорошо материал проводит электрический ток. Электропроводность может быть представлена ​​греческой буквой σ (сигма), κ (каппа) или γ (гамма).

Таблица удельного сопротивления и проводимости при 20 ° C

Факторы, влияющие на электропроводность

На проводимость или удельное сопротивление материала влияют три основных фактора:

1. Площадь поперечного сечения: Если поперечное сечение материала велико, через него может проходить больший ток.Точно так же тонкое поперечное сечение ограничивает ток.
2. Длина проводника: Короткий провод позволяет току течь с большей скоростью, чем длинный провод. Это немного похоже на попытку переместить множество людей через коридор.
3. Температура: Повышение температуры заставляет частицы вибрировать или больше двигаться. Увеличение этого движения (повышение температуры) снижает проводимость, потому что молекулы с большей вероятностью будут мешать прохождению тока.При экстремально низких температурах некоторые материалы становятся сверхпроводниками.

Ресурсы и дополнительная информация

Теплопроводность жидкостей

Теплопроводность жидкостей может быть определена с помощью модифицированного
версия уравнения Бриджмена. P.W. Бриджмен предположил, что молекулы жидкости расположены
в кубической решетке, и эта энергия передается от одной плоскости решетки к другой при
скорость, с которой звук распространяется через интересующую жидкость.Следующее
Уравнение Бриджмена:

В этом уравнении N (число Авогадро) = 6,02e23 и V (молярный объем) =
. (Постоянная Больцмана) = 1,3807e-23 Дж / К. В
скорость
звук через представляющую интерес жидкость. Это значение было найдено в веб-книге NIST.
онлайн и
оценивается как функция температуры.

Модификация уравнения Бриджмена лучше учитывает многоатомные
жидкости, и просто предполагает уменьшение коэффициента:

Для определения теплопроводности были сделаны некоторые приближения.Плотность и
Предполагается, что скорость звука зависит только от температуры, поэтому они
независимо от P. При низких давлениях это хорошее предположение. Программа под названием
klcalc был создан для расчета теплопроводности
жидкости. Данных не было
доступный
для многих соединений. Следующие соединения имеют данные о плотности и скорости звука.

• Вода

• Азот

• Кислород

• Фтор

• Метан

• Этан

• Пентан

• Этен

• Бутан

• Изобутан

• Гептан

• Гексан

• Аммиак

• Пропан

• Пропен

Данные были подогнаны под кривую как функцию температуры.

Все значения плотности показали очень почти линейное поведение.Некоторые, например,
метан, были очень чувствительны к температуре. Было бы нелепо предполагать постоянное
температура в этом сценарии.

Для проверки точности программы kcalc для жидкостей примеры из книги с метаном
и вода были попытки.

Пример воды

Вот формулы и названия ваших соединений:
№ Название формулы
———————————- ——
1 ч3O воды

>> ккал (300,1, ‘л’)

ANS =

0,8453

Ответ из книги (стр. 270)
.6089 в Вт / м / К

Соглашение здесь грубое.

Пример метана

Вот формулы и названия ваших соединений:
No.Название формулы
—————————————-
1 h3O воды
2 Ch5 метан
3 C3H8 пропан

>> ккал (103,2, ‘л’)

ANS =

0,3564

Ответ с http://webbook.nist.gov/
k = .19577

Этот результат также дает только приблизительное представление о том, что происходит в системе.

.