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顿碍碍电导率与电导的关系

发布时间: 2025-08-20  点击次数: 33次
 在电化学测量领域(包括DKK的酸碱浓度计、电导率仪等设备),电导率 (Conductivity) 和 电导 (Conductance) 是两个密切相关但本质不同的基础概念。理解它们之"间的关系对于正确使用和解读仪表数据至关重要。

以下是它们之"间的关系详解:

核心定义:

电导 (G - Conductance):

定义: 表示一个特定导体(在这里指两个电极及其之"间的溶液构成的导电通路)导电能力强弱的物理量。

物理意义: 导体对电流阻碍作用(电阻)的倒数。即 G = 1 / R (其中 R 是电阻)。

单位: 西门子 (Siemens, S)。常用毫西门子 (mS) 或微西门子 (μS)。 1 S = 1000 mS = 1, 000, 000 μS。

类比: 就像一根水管的“通水能力”,它取决于水管本身的特性(粗细、长短)和水流(电流)的难易程度。

电导率 (κ - Conductivity):

定义: 表示溶液本身(或任何物质)固有的导电能力的物理量。它衡量的是单位体积溶液的导电能力,消除了电极几何尺寸的影响。

物理意义: 相当于距离为1cm、截面积为1cm²的溶液立方体的电导值。它是溶液的本征属性。

单位: 西门子每厘米 (S/cm)。由于纯水的电导率很低,工业中常用 微西门子每厘米 (μS/cm) 或 毫西门子每厘米 (mS/cm)。 1 S/cm = 1000 mS/cm = 1, 000, 000 μS/cm。

类比: 就像水的“纯净度”或“离子含量”,是水本身的性质,与测量用的水管(电极)无关。

两者的关键关系:

电导率 (κ) 和 电导 (G) 通过一个关键参数联系起来,这个参数叫做 电极常数 (Cell Constant, 通常表示为 K 或 θ)。

关系公式:
κ = G × K 或等价地 G = κ / K

电极常数 (K) 是什么?

定义: 表示特定电导率电极的几何特征参数。它等于两个测量电极之"间的距离 (L) 除以电极的有效面积 (A),即 K = L / A。

单位: 厘米的倒数 (cm?¹)。

物理意义: K值反映了电极将溶液的实际电导率 (κ) “转换” 成测量到的电导 (G) 的比例因子。K值是由电极的物理结构(电极片的形状、大小、间距)决定的。

典型值: 常见电极常数有 K=0.1 cm?¹ (用于高电导率溶液,如强酸碱、海水), K=1.0 cm?¹ (常用,中等电导率), K=10 cm?¹ (用于低电导率溶液,如纯水、超纯水)。

顿碍碍仪表内部的测量与计算流程:

测量电导 (G): DKK仪表的核心测量电路是向电极施加一个已知的交流电压,并精确测量流过溶液的电流。根据欧姆定律 (I = V / R),电流(I)和电压(V)已知,就可以计算出溶液的电阻 (R),进而立即得到电导 (G = 1 / R)。这是仪表直接测得的原始电信号。

应用电极常数 (K): 仪表的微处理器中存储着该特定电极的电极常数 (K) 值(这个值通常在出厂时标定好并输入仪表,或由用户根据电极标签手动输入)。仪表利用公式 κ = G × K 计算出溶液的电导率 (κ)。

温度补偿: 由于电导率 (κ) 强烈依赖于温度,仪表同时测量溶液温度 (T),并利用内置的温度补偿系数 (α, 通常是%/°C),将测量到的电导率 (κ?) 补偿到标准参考温度(通常是25°C)下的值 (κ??)。公式通常为 κ?? = κ? / [1 + α(T - 25)]。

显示与输出:

在电导率模式下,DKK仪表最终显示和输出的是经过温度补偿的电导率值 (κ??),单位通常是 μS/cm 或 mS/cm。

在酸碱浓度模式下,仪表会进一步利用针对特定酸碱(如H?SO?, NaOH)预存或标定好的 “浓度-电导率(25°C)” 关系曲线/公式,将 κ?? 值换算成浓度(如 %wt 或 mol/L)并显示输出。

有些仪表也可能提供原始电导 (G) 或原始电阻 (R) 的读数选项,但这通常用于诊断或特殊应用。

总结关系与要点:

电导 (G) 是仪表对特定电极/溶液系统直接测量的结果。它取决于溶液的导电能力和电极的几何尺寸。

电导率 (κ) 是通过电导 (G) 和已知的电极常数 (K) 计算得到的,它代表了溶液本身固有的导电性质,与使用的电极(只要电极常数准确)无关。它是进行浓度换算的基础。

公式 κ = G × K 是桥梁。 它把电极测得的物理量 (G) 转化为溶液的本征属性 (κ)。

电极常数 (K) 是准确测量的关键。 如果输入的K值与电极实际的K值不符(例如电极污染、损坏或输入错误),计算出的电导率 (κ) 就会出错,进而导致浓度测量结果错误。DKK电极通常会在标签或证书上标明其K值。

温度补偿作用于电导率 (κ)。 补偿的是溶液的本征属性随温度的变化。

简单来说:

仪表直接测的是 电导 (G) (或等效的电阻 R)。

仪表计算得到的是 电导率 (κ) (应用了电极常数 K 和 温度补偿)。

电导率 (κ) 才是代表溶液本身导电能力强弱的标准物理量,是顿碍碍酸碱浓度计用来换算浓度的核心输入值。

理解电导 (G) 与电导率 (κ) 的区别和联系,有助于正确配置仪表参数(特别是电极常数K)、解读测量数据、诊断问题(如电极污染或损坏会影响K值)以及进行仪表的校准。
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