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談?wù)勲妼?dǎo)率的概念

時間:2023-06-15 13:37:52   訪客:1360

       電導(dǎo)率,一個物理概念,是指這個量與介質(zhì)中電場強度的乘積等于傳導(dǎo)電流密度。對于各向同性介質(zhì),電導(dǎo)率是一個標(biāo)量;對于各向異性介質(zhì),電導(dǎo)率是張量。在生態(tài)學(xué)中,電導(dǎo)率是溶液傳導(dǎo)電流的數(shù)值能力。單位以毫西門子每米 (mS/m) 表示。
??電導(dǎo)率的測量通常是溶液的電導(dǎo)率測量。實心導(dǎo)體的電阻率可以用歐姆定律和電阻定律來測量。電解質(zhì)溶液電導(dǎo)率的測量一般采用交流信號作用于電導(dǎo)池的兩個電極板,由測得的電導(dǎo)池常數(shù)K和兩個電極板之間的電導(dǎo)G得到電導(dǎo)率σ。交流電橋法最早用于電導(dǎo)率測量,直接測量電導(dǎo)率值。常用的儀表都裝有恒溫調(diào)節(jié)器、溫度系數(shù)調(diào)節(jié)器和自動溫度補償器。儀器初級部分由電導(dǎo)池和溫度傳感器組成,可直接測量電解質(zhì)溶液的電導(dǎo)率。
1、電導(dǎo)率的測量原理

電導(dǎo)率的測量原理是將兩塊極板(或圓柱形電極)相互平行且距離為定值L,放入待測溶液中,在極板兩端加一定電位(為避免溶液電解,通常為正弦波電壓,頻率1~3kHz)。然后通過電導(dǎo)率計測量板之間的電導(dǎo)率。電導(dǎo)率的測量需要兩條信息。一個是溶液的電導(dǎo)G,另一個是溶液的幾何參數(shù)K??梢酝ㄟ^測量電流和電壓來獲得電導(dǎo)。根據(jù)S=K×G的關(guān)系,可以得到電導(dǎo)率值。這種測量原理廣泛應(yīng)用于直顯式測量儀器。
K=L/A
A——測量電極的有效極板;
L——兩板之間的距離;
??該值稱為電極常數(shù)。在電極之間的電場均勻的情況下,可以從幾何尺寸計算電池常數(shù)。當(dāng)兩個面積為1cm的正方形板相隔1cm形成一個電極時,這個電極的常數(shù)K為1cm。如果用這對電極測量電導(dǎo)率值G=1000μs,則被測溶液的電導(dǎo)率K=1000μs/cm。通常電極經(jīng)常形成不均勻電場的一部分。在這種情況下,必須使用標(biāo)準(zhǔn)溶液確定電池常數(shù)。標(biāo)準(zhǔn)溶液一般采用氯化鉀溶液。這是因為KCl的電導(dǎo)率在不同的溫度和濃度條件下非常穩(wěn)定和準(zhǔn)確。0.1mol/lKCl溶液在25℃時的電導(dǎo)率為12.88ms/cm。所謂非均勻電場(又稱雜散場、漏場)沒有常數(shù),而是與離子的種類和濃度有關(guān)。因此純雜散場電極是一種復(fù)雜的電極,無法通過一次校準(zhǔn)滿足大范圍測量的需要。
2、影響因素

(1)溫度:電導(dǎo)率與溫度有很大的相關(guān)性。金屬的電導(dǎo)率隨溫度升高而降低。半導(dǎo)體的電導(dǎo)率隨著溫度的升高而升高。在一個溫度值范圍內(nèi),電導(dǎo)率可以近似為與溫度成正比。為了比較物質(zhì)在不同溫度下的電導(dǎo)率,必須設(shè)定一個共同的參考溫度。電導(dǎo)率對溫度的依賴性通??梢员硎緸殡妼?dǎo)率與溫度曲線的斜率。
(2)摻雜程度:固體半導(dǎo)體的摻雜程度會引起電導(dǎo)率的較大變化。增加摻雜水平導(dǎo)致高電導(dǎo)率。水溶液的電導(dǎo)率取決于溶質(zhì)鹽或分解成電解質(zhì)的其他化學(xué)雜質(zhì)的濃度。水樣的電導(dǎo)率是衡量水中含鹽量、離子含量、雜質(zhì)含量等的重要指標(biāo)。水越純,電導(dǎo)率越低(電阻率越高)。水的電導(dǎo)率通常報告為電導(dǎo);電導(dǎo)率是水在 25°C 溫度下的電導(dǎo)率。
(3)各向異性:有些物質(zhì)會具有各向異性的電導(dǎo)率,必須用一個3×3的矩陣來表示(數(shù)學(xué)上是二階張量,通常是對稱的)。


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