發(fā)布時間: 2025-08-20 點(diǎn)擊次數(shù): 57次
在電化學(xué)測量領(lǐng)域(包括DKK的酸堿濃度計、電導(dǎo)率儀等設(shè)備),電導(dǎo)率 (Conductivity) 和 電導(dǎo) (Conductance) 是兩個密切相關(guān)但本質(zhì)不同的基礎(chǔ)概念。理解它們之間的關(guān)系對于正確使用和解讀儀表數(shù)據(jù)至關(guān)重要。
以下是它們之間的關(guān)系詳解:
核心定義:
電導(dǎo) (G - Conductance):
定義: 表示一個特定導(dǎo)體(在這里指兩個電極及其之間的溶液構(gòu)成的導(dǎo)電通路)導(dǎo)電能力強(qiáng)弱的物理量。
物理意義: 導(dǎo)體對電流阻礙作用(電阻)的倒數(shù)。即 G = 1 / R (其中 R 是電阻)。
單位: 西門子 (Siemens, S)。常用毫西門子 (mS) 或微西門子 (μS)。 1 S = 1000 mS = 1, 000, 000 μS。
類比: 就像一根水管的“通水能力”,它取決于水管本身的特性(粗細(xì)、長短)和水流(電流)的難易程度。
電導(dǎo)率 (κ - Conductivity):
定義: 表示溶液本身(或任何物質(zhì))固有的導(dǎo)電能力的物理量。它衡量的是單位體積溶液的導(dǎo)電能力,消除了電極幾何尺寸的影響。
物理意義: 相當(dāng)于距離為1cm、截面積為1cm²的溶液立方體的電導(dǎo)值。它是溶液的本征屬性。
單位: 西門子每厘米 (S/cm)。由于純水的電導(dǎo)率很低,工業(yè)中常用 微西門子每厘米 (μS/cm) 或 毫西門子每厘米 (mS/cm)。 1 S/cm = 1000 mS/cm = 1, 000, 000 μS/cm。
類比: 就像水的“純凈度”或“離子含量”,是水本身的性質(zhì),與測量用的水管(電極)無關(guān)。
兩者的關(guān)鍵關(guān)系:
電導(dǎo)率 (κ) 和 電導(dǎo) (G) 通過一個關(guān)鍵參數(shù)聯(lián)系起來,這個參數(shù)叫做 電極常數(shù) (Cell Constant, 通常表示為 K 或 θ)。
關(guān)系公式:
κ = G × K 或等價地 G = κ / K
電極常數(shù) (K) 是什么?
定義: 表示特定電導(dǎo)率電極的幾何特征參數(shù)。它等于兩個測量電極之間的距離 (L) 除以電極的有效面積 (A),即 K = L / A。
單位: 厘米的倒數(shù) (cm?¹)。
物理意義: K值反映了電極將溶液的實(shí)際電導(dǎo)率 (κ) “轉(zhuǎn)換” 成測量到的電導(dǎo) (G) 的比例因子。K值是由電極的物理結(jié)構(gòu)(電極片的形狀、大小、間距)決定的。
典型值: 常見電極常數(shù)有 K=0.1 cm?¹ (用于高電導(dǎo)率溶液,如強(qiáng)酸堿、海水), K=1.0 cm?¹ (常用,中等電導(dǎo)率), K=10 cm?¹ (用于低電導(dǎo)率溶液,如純水、超純水)。
DKK儀表內(nèi)部的測量與計算流程:
測量電導(dǎo) (G): DKK儀表的核心測量電路是向電極施加一個已知的交流電壓,并精確測量流過溶液的電流。根據(jù)歐姆定律 (I = V / R),電流(I)和電壓(V)已知,就可以計算出溶液的電阻 (R),進(jìn)而立即得到電導(dǎo) (G = 1 / R)。這是儀表直接測得的原始電信號。
應(yīng)用電極常數(shù) (K): 儀表的微處理器中存儲著該特定電極的電極常數(shù) (K) 值(這個值通常在出廠時標(biāo)定好并輸入儀表,或由用戶根據(jù)電極標(biāo)簽手動輸入)。儀表利用公式 κ = G × K 計算出溶液的電導(dǎo)率 (κ)。
溫度補(bǔ)償: 由于電導(dǎo)率 (κ) 強(qiáng)烈依賴于溫度,儀表同時測量溶液溫度 (T),并利用內(nèi)置的溫度補(bǔ)償系數(shù) (α, 通常是%/°C),將測量到的電導(dǎo)率 (κ?) 補(bǔ)償?shù)綐?biāo)準(zhǔn)參考溫度(通常是25°C)下的值 (κ??)。公式通常為 κ?? = κ? / [1 + α(T - 25)]。
顯示與輸出:
在電導(dǎo)率模式下,DKK儀表最終顯示和輸出的是經(jīng)過溫度補(bǔ)償?shù)碾妼?dǎo)率值 (κ??),單位通常是 μS/cm 或 mS/cm。
在酸堿濃度模式下,儀表會進(jìn)一步利用針對特定酸堿(如H?SO?, NaOH)預(yù)存或標(biāo)定好的 “濃度-電導(dǎo)率(25°C)” 關(guān)系曲線/公式,將 κ?? 值換算成濃度(如 %wt 或 mol/L)并顯示輸出。
有些儀表也可能提供原始電導(dǎo) (G) 或原始電阻 (R) 的讀數(shù)選項,但這通常用于診斷或特殊應(yīng)用。
總結(jié)關(guān)系與要點(diǎn):
電導(dǎo) (G) 是儀表對特定電極/溶液系統(tǒng)直接測量的結(jié)果。它取決于溶液的導(dǎo)電能力和電極的幾何尺寸。
電導(dǎo)率 (κ) 是通過電導(dǎo) (G) 和已知的電極常數(shù) (K) 計算得到的,它代表了溶液本身固有的導(dǎo)電性質(zhì),與使用的電極(只要電極常數(shù)準(zhǔn)確)無關(guān)。它是進(jìn)行濃度換算的基礎(chǔ)。
公式 κ = G × K 是橋梁。 它把電極測得的物理量 (G) 轉(zhuǎn)化為溶液的本征屬性 (κ)。
電極常數(shù) (K) 是準(zhǔn)確測量的關(guān)鍵。 如果輸入的K值與電極實(shí)際的K值不符(例如電極污染、損壞或輸入錯誤),計算出的電導(dǎo)率 (κ) 就會出錯,進(jìn)而導(dǎo)致濃度測量結(jié)果錯誤。DKK電極通常會在標(biāo)簽或證書上標(biāo)明其K值。
溫度補(bǔ)償作用于電導(dǎo)率 (κ)。 補(bǔ)償?shù)氖侨芤旱谋菊鲗傩噪S溫度的變化。
簡單來說:
儀表直接測的是 電導(dǎo) (G) (或等效的電阻 R)。
儀表計算得到的是 電導(dǎo)率 (κ) (應(yīng)用了電極常數(shù) K 和 溫度補(bǔ)償)。
電導(dǎo)率 (κ) 才是代表溶液本身導(dǎo)電能力強(qiáng)弱的標(biāo)準(zhǔn)物理量,是DKK酸堿濃度計用來換算濃度的核心輸入值。
理解電導(dǎo) (G) 與電導(dǎo)率 (κ) 的區(qū)別和聯(lián)系,有助于正確配置儀表參數(shù)(特別是電極常數(shù)K)、解讀測量數(shù)據(jù)、診斷問題(如電極污染或損壞會影響K值)以及進(jìn)行儀表的校準(zhǔn)。