Удельная электрическая проводимость (удельная электропроводность) - количественная характеристика способности воды проводить электрический ток.

Эта способность непосредственно связана с концентрацией ионов в воде. Проводящие ионы поступают из растворенных солей и неорганических материалов, таких как щелочи, хлориды, сульфиды и карбонатные соединения и др. Чем больше ионов присутствует, тем выше проводимость воды.

Ионы проводят электричество из-за их положительных и отрицательных зарядов. Когда вещества растворяются в воде, они расщепляются на положительно заряженные (катионные) и отрицательно заряженные (анионные) частицы. Когда растворенные вещества расщепляются в воде, концентрации каждого положительного и отрицательного заряда остаются равными. Это означает, что, хотя проводимость воды увеличивается с добавленными ионами, она остается электрически нейтральной

В большинстве случаев удельная электрическая проводимость поверхностных вод суши является приблизительной характеристикой концентрации в воде неорганических электролитов - катионов Na + , K + , Са 2+ , Mg 2+ и анионов Сlˉ, SO 4 2- , HCO 3 - . Присутствие других ионов, например Fe (II ), Fe (III), Mn(II), NO 3 - , НРО 4 2- обычно мало сказывается на величине удельной электрической проводимости, так как эти ионы редко встречаются в воде в значительных количествах. Водородные и гидроксильные ионы в диапазоне их обычных концентраций в поверхностных водах суши на удельную электрическую проводимость практически не влияют. Столь же мало и влияние растворенных газов.

Проводимость может быть измерена путем приложения переменного электрического тока (I) к двум электродам, погруженным в раствор, и измерению результирующего напряжения (V). Во время этого процесса катионы мигрируют на отрицательный электрод, анионы на положительный электрод и раствор действуют как электрический проводник. Напряжение используется для измерения сопротивления воды, которое затем преобразуется в проводимость. Проводимость является обратной величине сопротивления и измеряется в количестве проводимости на определенном расстоянии.

Единица удельной электрической проводимости - Сименс на 1 м (См/м). Для воды в качестве единицы измерения используют производные величины - миллиСимменс на 1 м (мСм/м) или микроСименс на 1 см (мкСм/см). Для очень чистой воды величиной проводимости оперировать неудобно, поэтому чаще применяют термин удельное сопротивление, измеряемое в Ом/м (КОм/см или МОм/см). Так, например, п роводимость рек может составляет от 50 до 1500 мкСм/см, д истиллированная вода имеет проводимость в диапазоне от 0,5 до 5 мкСм/см, ультрачистая деионизованная вода 10-18 МОм/см.

Проводимость в ручьях и реках в первую очередь зависит от геологии области, через которую течет вода. Потоки, протекающие через районы с гранитной породой, имеют тенденцию к снижению проводимости, поскольку гранит состоит из более инертных материалов, которые не ионизируются (растворяются в ионных компонентах) при промывании в воде. С другой стороны, потоки, протекающие через области с глинистыми почвами, имеют тенденцию к большей проводимости из-за наличия материалов, которые ионизируются при промывке в воде. Притоки грунтовых вод могут оказывать одинаковые эффекты в зависимости от того, через которую они протекают. Сбросы в реки могут изменять проводимость в зависимости от их состава. Неисправная канализационная система повысит проводимость из-за присутствия хлорида, фосфата и нитрата; разлив нефти снизит проводимость.

Проводимость воды должна быть точно измерена с помощью откалиброванного прибора - кондуктометра. На проводимость непосредственно влияют геометрические свойства электродов; то есть проводимость обратно пропорциональна расстоянию между электродами и пропорциональна площади электродов. Это геометрическое соотношение известно как постоянная ячейки. Постоянная ячейка и измерение сопротивления, которое необходимо проверять и при необходимости регулировать.

Кроме геометрических свойств электрода в приборе на проводимость также влияет температура: чем теплее вода, тем выше проводимость. По этой причине электропроводность сообщается как проводимость при 25 градусах по Цельсию (25 ° C). Повышение температуры раствора приведет к уменьшению его вязкости и увеличению подвижности ионов в растворе. Повышение температуры также может привести к увеличению числа ионов в растворе из-за диссоциации молекул. Поскольку проводимость раствора зависит от этих факторов, то увеличение температуры раствора приведет к увеличению его проводимости. Зная эту зависимость многие приборы автоматически корректируют фактическое показание, чтобы отобразить значение, которое теоретически будет наблюдаться при номинальной температуре 25 °. Обычно это делается с использованием датчика температуры, встроенного в датчик проводимости, и программного алгоритма, встроенного в кондуктометр. Однако для линейной температурной компенсации предполагается, что температурный коэффициент вариации имеет одинаковое значение для всех температур измерения. Это предположение неверно; но для многих измерений это не приводит к существенному вкладу в суммарную неопределенность измерения сообщенного результата.

ГОСТ 27333-87

Группа В59

МЕЖГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ

КОНТРОЛЬ НЕРАЗРУШАЮЩИЙ

Измерение удельной электрической проводимости
цветных металлов вихретоковым методом

Nondestructive testing. Measurement of electrical conductivity
of non-ferrous metals by eddy current method

ОКСТУ 1809
МКС 19.100
77.040.20

Дата введения 1988-07-01

ИНФОРМАЦИОННЫЕ ДАННЫЕ

1. РАЗРАБОТЧИКИ

Н.Ф.Петраков, В.Ф.Беренсон, В.К.Юренков, В.И.Добаткин, Г.С.Макаров, Н.М.Наумов, В.Т.Князев, П.Т.Дащинский

2. УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Постановлением Государственного комитета СССР по стандартам от 23.06.87 N 2305

3. ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ

4. ССЫЛОЧНЫЕ НОРМАТИВНО-ТЕХНИЧЕСКИЕ ДОКУМЕНТЫ

5. ПЕРЕИЗДАНИЕ


Настоящий стандарт распространяется на полуфабрикаты и детали из цветных неферромагнитных металлов и сплавов и устанавливает вихретоковый метод измерения удельной электрической проводимости (далее - электропроводимости) в диапазоне от 0,5 до 37 МСм/м.

Стандарт не распространяется на проволоку и фольгу.

Сущность метода - по ГОСТ 18353 .

1. АППАРАТУРА

1. АППАРАТУРА

1.1. При измерении электропроводимости используют вихретоковые измерители удельной электропроводимости (далее - вихретоковые измерители) с накладным преобразователем, имеющие в качестве индикаторного устройства:

цифровое табло;

стрелочный указатель, проградуированный в единицах электропроводимости;

стрелочный указатель с равномерной шкалой, не проградуированный в единицах электропроводимости.

Частота тока возбуждения вихретокового преобразователя должна быть не менее 40 кГц.

1.1.1. Вихретоковые измерители используют совместно с комплектом государственных стандартных образцов удельной электрической проводимости (ГСО).

1.1.2. Вихретоковые измерители должны быть поверены.

1.2. Основная относительная погрешность измерения удельной электропроводимости с использованием ГСО в диапазоне от 0,5 до 3 МСм/м не должна превышать 3%, в диапазоне св. 3 до 37 МСм/м не должна превышать 2%.

1.3. Подготовка вихретоковых измерителей к работе (заземление, прогрев, отстройка от изменения зазора) должна проводиться в соответствии с эксплуатационной документацией.

2. ТРЕБОВАНИЯ К ОБЪЕКТУ КОНТРОЛЯ

2.1. Объект контроля должен иметь плоскую площадку, размеры которой и толщина в месте измерения должны соответствовать указанным в эксплуатационной документации вихретокового измерителя.

2.1.1. Допускается проведение измерений на образцах (площадках) меньших размеров или меньшей толщины, а также по криволинейной или плакированной поверхности с учетом влияния одного из указанных факторов. Необходимые поправки устанавливают, как указано в рекомендуемом приложении.

2.1.2. Для плакированных объектов контроля допускается проведение измерений на участках с удаленным плакирующим слоем.

2.2. Параметр шероховатости контролируемой поверхности должен соответствовать требованиям эксплуатационной документации. При отсутствии указаний параметр шероховатости должен быть не более 40 мкм по ГОСТ 2789 .

2.3. На объекте контроля в местах измерений не допускаются видимые поверхностные дефекты (раковины, вмятины, забоины, трещины, коррозионные поражения и др.).

2.4. Места измерений должны быть очищены от лакокрасочных покрытий, герметика, клея, пригоревшей резины, масла, грязи, других эксплуатационных отложений и производственных загрязнений.

3. ПРОВЕДЕНИЕ ИЗМЕРЕНИЙ

3.1. Измерения проводят при внешних условиях, соответствующих требованиям эксплуатационной документации вихретокового измерителя. Условия проведения настройки и измерения должны быть одинаковыми. Температура объекта контроля и ГСО должна быть одинаковой, что достигается путем выдерживания их в одинаковых температурных условиях.

3.2. Измерение удельной электропроводимости вихретоковыми измерителями, имеющими в качестве индикаторного устройства цифровое табло или стрелочный указатель, проградуированный в единицах электропроводимости, проводят следующим образом.

Настраивают вихретоковый измеритель по двум ГСО из комплекта, имеющим значения электропроводимости, наиболее близкие к границам диапазона (поддиапазонов), или по двум ГСО, электропроводимость которых на 2-5 МСм/м превосходит или уступает ожидаемой электропроводимости объекта контроля (), добиваясь совпадения показаний вихретокового измерителя со значениями электропроводимости ГСО.

Для вихретоковых измерителей, имеющих несколько поддиапазонов измерения, настройку проводят по каждому поддиапазону.

Определяют электропроводимость объекта контроля по цифровому табло или по шкале стрелочного указателя.

3.3. Измерение удельной электропроводимости вихретоковыми измерителями, имеющими в качестве индикаторного устройства стрелочный указатель с равномерной шкалой, не проградуированный в единицах электропроводимости, проводят следующим образом.

Из комплекта ГСО выбирают два ближайших по значениям стандартных образца, имеющих меньшую () и большую () электропроводимость по сравнению с электропроводимостью объекта контроля ().

Вычисляют разницу показаний стрелочного указателя в делениях шкалы для двух выбранных стандартных образцов по формуле

где - отклонение стрелки влево от исходного положения для объекта контроля (например, от нуля или от центрального деления шкалы);

Отклонение стрелки вправо от исходного положения.

Определяют цену деления шкалы стрелочного указателя в МСм/м по формуле

где и - электропроводимость стандартных образцов, при этом меньше .

Для удобства расчетов подбирают определенное значение цены деления шкалы стрелочного указателя (например, с помощью коррекции чувствительности устанавливают цену одного деления шкалы, равной 0,1 или 0,01 МСм/м).

Электропроводимость объекта контроля рассчитывают по формулам:

3.4. Допускается измерение электропроводимости объекта контроля вихретоковыми измерителями, имеющими индикаторное устройство в виде стрелочного указателя, проградуированного в единицах электропроводимости, по пункту 3.3 (т.е. методом сравнения объекта контроля с ГСО).

3.5. Результаты измерений оформляют протоколом или заносят в формуляр изделия, где указывают:

марку сплава;

тип вихретокового измерителя;

наименование объекта контроля;

значение электропроводимости;

дату проведения измерений и фамилий операторов;

обозначение настоящего стандарта.

4. ТРЕБОВАНИЯ БЕЗОПАСНОСТИ

4.1. При проведении измерений электропроводимости вихретоковым методом необходимо руководствоваться "Правилами технической эксплуатации электроустановок потребителей" и "Правилами техники безопасности при эксплуатации электроустановок потребителей"* , утвержденными Госэнергонадзором.
_____________________
* Действуют "Межотраслевые правила по охране труда (правила безопасности) при эксплуатации электроустановок" (ПОТ Р М-016-2001, РД 153-34.0-03.150-00) . - Примечание "КОДЕКС".

4.2. К обслуживанию вихретоковых измерителей, питание которых осуществляется от сети переменного тока напряжением 220 В, допускаются лица, прошедшие обучение и сдавшие экзамен по правилам Госэнергонадзора на II квалификационную группу. Проверка знаний операторов по безопасным приемам и методам работы проводится не реже одного раза в 12 месяцев.

4.3. Дополнительные требования безопасности и противопожарные требования устанавливаются в технической документации на контроль.

ПРИЛОЖЕНИЕ (рекомендуемое). ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПОПРАВОК ПРИ ИЗМЕРЕНИИ ЭЛЕКТРОПРОВОДИМОСТИ ОБЪЕКТОВ КОНТРОЛЯ С УЧЕТОМ ВЛИЯНИЯ РАЗМЕРОВ, ФОРМЫ И ПЛАКИРУЮЩЕГО СЛОЯ

1. Определение значения поправки на краевой эффект при измерении электропроводимости
объектов контроля, имеющих маленькую площадку для измерения

1.1. Значение поправки определяют с помощью набора образцов разного диаметра. Наибольший диаметр торцовой поверхности должен в 1,5-2 раза превышать требования эксплуатационной документации вихретокового измерителя. Диаметр остальных образцов постепенно уменьшают на 1-2 мм до величины, меньшей требуемого при контроле размера на 1-2 мм. Образцы изготавливают из одного прутка (одной заготовки). Электропроводимость материала не должна отличаться от электропроводимости объекта контроля более чем на 5%. Остальные требования к образцам (толщина и параметр шероховатости) должны соответствовать эксплуатационной документации вихретокового измерителя.

Например, для контроля прутков диаметром 12 мм по торцовой поверхности вихретоковым измерителем, позволяющим проводить измерения на площадках размером 20x20 мм и толщиной 1 мм, рекомендуется набор образцов диаметром от 10 до 30 мм (10, 11, 12, 14, 16, 18, 20, 30 мм), толщиной 1,5-2,0 мм.

1.2. Для определения поправки измеряют кажущуюся электропроводимость образцов разного диаметра с торцовой поверхности. Вихретоковый преобразователь устанавливают по центру каждого образца.

1.3. По результатам измерений электропроводимости строят экспериментальный график, характеризующий влияние краевого эффекта, в координатах "Показания вихретокового измерителя (кажущаяся электропроводимость) в МСм/м - диаметр торцовой поверхности в мм" (черт.1).

Черт.1

1.4. Значение поправки в МСм/м определяют по графику как разность между значением электропроводимости образца наибольшего диаметра и кажущейся электропроводимостью образца диаметром, соответствующим диаметру контролируемого объекта.

1.5. Значение поправки определяют для каждого вихретокового измерителя.

2. Определение значения поправки на толщину при измерении электропроводимости
тонкостенных объектов контроля

2.1. Значение поправки определяют с помощью набора образцов разной толщины или с использованием "ступенчатого" образца. Наибольшая толщина должна в 1,5-2 раза превышать требования эксплуатационной документации вихретокового измерителя. Толщина остальных образцов постепенно уменьшается на 0,1-0,2 мм до величины, меньшей требуемого при контроле размера на 0,1-0,2 мм. Образцы изготавливают из одного листа (одной заготовки). Электропроводимость материала не должна отличаться от электропроводимости объекта контроля более чем на 5%. Остальные требования к образцам (размеры плоской площадки и параметр шероховатости) должны соответствовать эксплуатационной документации вихретокового измерителя.

Например, для контроля листов толщиной 0,7 мм вихретоковым измерителем, позволяющим проводить измерения на площадках размером 20x20 мм и толщиной 1 мм, рекомендуется набор образцов толщиной от 0,5 до 2 мм (0,5; 0,6; 0,7; 0,8; 1,0; 1,5; 2,0 мм), размером плоской площадки 30x30 мм.

2.2. Для определения поправки измеряют кажущуюся электропроводимость образцов разной толщины.

2.3. По результатам измерений строят экспериментальный график, характеризующий влияние толщины, в координатах "Показания вихретокового измерителя (кажущаяся электропроводимость) в МСм/м - толщина образца в мм" (черт.2).

Черт.2

2.4. Значение поправки в МС/м определяют по графику как разность между значением электропроводимости образца наибольшей толщины и кажущейся электропроводимостью образца, соответствующей контролируемому объекту (см. черт.2).

2.5. Значение поправки определяют для каждого вихретокового измерителя.

2.6. Допускается определять электропроводимость тонкостенных объектов контроля (например, листов) в сборе со вспомогательной плитой или листом из того же сплава, при этом суммарная толщина объекта контроля и плиты должна быть не менее указанной в эксплуатационной документации вихретокового измерителя. Поправку в этом случае не определяют.

3. Определение значения поправки на толщину плакирующего слоя при измерении
электропроводимости плакированных объектов контроля

3.1. Значение поправки определяют с помощью набора образцов с разной толщиной плакирующего слоя.

Образцы изготавливают из одного листа с односторонней плакировкой требуемого сплава. Для получения разной толщины плакирующего слоя образцы травят. Толщину плакирующего слоя определяют металлографическим методом по действующей нормативно-технической документации.

Остальные требования к образцам (толщина, размеры плоской площадки и параметр шероховатости) должны соответствовать эксплуатационной документации вихретокового измерителя.

3.2. Для определения поправки измеряют электропроводимость каждого образца с двух сторон.

3.3. По результатам измерений электропроводимости строят экспериментальный график, характеризующий влияние толщины плакирующего слоя, в координатах "Показания вихретокового измерителя (кажущаяся электропроводимость) в МСм/м - толщина плакирующего слоя в мкм" (черт.3).

Черт.3

1 - ;
2 - .

За исходную точку (без плакировки) принимают среднее арифметическое значение электропроводимости образцов с неплакированной стороны.

3.4. Значение поправки в МСм/м определяют по графику как разность между значением электропроводимости образца без плакирующего покрытия и кажущейся электропроводимостью образца с фактической толщиной плакирующего покрытия объекта контроля (см. черт.3).

3.5. Значение поправки определяют для каждого вихретокового измерителя.

4. Определение значения поправки на кривизну поверхности при измерении
электропроводимости объектов контроля цилиндрической формы

4.1. Значения поправки определяют с помощью набора цилиндрических образцов разного диаметра, изготовленных из одной заготовки.

Максимальный диаметр образца выбирают, исходя из требований эксплуатационной документации на вихретоковый измеритель по кривизне поверхности. Диаметр остальных образцов постепенно уменьшают, например, на 10 мм до значения, меньшего требуемого диаметра на 5-10 мм. Параметр шероховатости и высота (линейный размер площадки измерения) должны соответствовать эксплуатационной документации вихретокового измерителя.

Электропроводимость материала не должна отличаться от электропроводимости объекта контроля более чем на ±5%.

4.2. Используя ГСО, измеряют электропроводимость каждого образца из набора как по плоской, так и по цилиндрической поверхности. По результатам измерений электропроводимости по плоской поверхности на образцы наносят маркировку.

Преобразователь устанавливают перпендикулярно к цилиндрической поверхности с помощью призмы (черт.4). Регистрируют отклонение стрелки индикатора вихретокового измерителя в сторону больших значений электропроводимости или показания цифрового табло.

Черт.4

1 - объект контроля; 2 - преобразователь вихретокового измерителя

При измерениях без установки в призму допускается покачивание преобразователя, при этом регистрируют максимальное отклонение стрелки индикатора или максимальные показания цифрового табло.

4.3. По результатам измерений электропроводимости образцов по цилиндрической поверхности строят экспериментальный график, характеризующий влияние кривизны поверхности, в координатах "Показания вихретокового измерителя (кажущаяся электропроводимость) в МСм/м - диаметр в мм" (черт.5).

Черт.5

4.4. Значение поправки в МСм/м определяют по графику как разность между фактической величиной электропроводимости (см. маркировку на цилиндрическом образце) и значением кажущейся электропроводимости каждого образца диаметром , определенным по графику:

4.5. Измеряют кажущуюся электропроводимость объекта контроля по цилиндрической поверхности (см. п.4.2).

4.6. Значение электропроводимости объекта контроля определяют, суммируя результаты по п.4.5 с результатами определения значения поправки (п.4.4) - для каждого вихретокового измерителя в отдельности.

Пример определения электропроводимости трубы диаметром 32 мм с толщиной стенки 2 мм из алюминиевого сплава с помощью цилиндрических образцов с электропроводимостью 18,4 МСм/м.

Строят экспериментальный график, как указано в п.4.3.

Определяют значение поправки на кривизну поверхности образца диаметром 32 мм, как указано в п.4.4. По графику значение =17,0 МСм/м.

Тогда =18,4-17,0=1,4 МСм/м.

Измеряют кажущуюся электропроводимость трубы по цилиндрической поверхности:

16,2 МСм/м.

Вычисляют электропроводимость трубы диаметром 32 мм:

16,2+1,4=17,6 МСм/м.

Текст документа сверен по:
официальное издание
Контроль неразрушающий.
Методы: Сборник стандартов. -
М.: ИПК Издательство стандартов, 2005

Кто знает формулу воды еще со времен школьной поры? Конечно же, все. Вероятно, что из всего курса химии у многих, кто потом не изучает ее специализированно, только и остается знание того, что обозначает формула H 2 O. Но сейчас мы максимально подробно и глубоко постараемся разобраться, Какие ее главные свойства и почему именно без нее жизнь на планете Земля невозможна.

Вода как вещество

Молекула воды, как мы знаем, состоит из одного атома кислорода и двух атомов водорода. Ее формула записывается так: H 2 O. Данное вещество может иметь три состояния: твердое - в виде льда, газообразное - в виде пара, и жидкое - как субстанция без цвета, вкуса и запаха. Кстати, это единственное вещество на планете, которое может существовать во всех трех состояниях одновременно в естественных условиях. Например: на полюсах Земли - лед, в океанах - вода, а испарения под солнечными лучами - это пар. В этом смысле вода аномальна.

Еще вода - это самое распространенное вещество на нашей планете. Она покрывает поверхность планеты Земля почти на семьдесят процентов - это и океаны, и многочисленные реки с озерами, и ледники. Большая часть воды на планете соленая. Она непригодна для питья и для ведения сельского хозяйства. Пресная вода составляет всего два с половиной процента от всего количества воды на планете.

Вода - это очень сильный и качественный растворитель. Благодаря этому химические реакции в воде проходят с огромной скоростью. Это же ее свойство влияет на обмен веществ в человеческом организме. что тело взрослого человека на семьдесят процентов состоит из воды. У ребенка этот процент еще выше. К старости этот показатель падает с семидесяти до шестидесяти процентов. Кстати, эта особенность воды наглядно демонстрирует, что основой жизни человека есть именно она. Чем воды в организме больше - тем он здоровее, активнее и моложе. Потому ученые и медики всех стран неустанно твердят, что пить нужно много. Именно воду в чистом виде, а не заменители в виде чая, кофе или других напитков.

Вода формирует климат на планете, и это не преувеличение. Теплые течения в океане обогревают целые континенты. Это происходит за счет того, что вода поглощает очень много солнечного тепла, а потом отдает его, когда начинает остывать. Так она регулирует температуру на планете. Многие ученые говорят, что Земля давно бы остыла и стала камнем, если бы не наличие такого количества воды на зеленой планете.

Свойства воды

У воды есть много очень интересных свойств.

Например, вода - это самое подвижное вещество после воздуха. Из школьного курса многие, наверняка, помнят такое понятие, как круговорот воды в природе. Например: ручеек испаряется под воздействием прямых солнечных лучей, превращается в водяной пар. Далее, этот пар посредством ветра, переносится куда-либо, собирается в облака, а то и в и выпадает в горах в виде снега, града или дождя. Далее, с гор ручеек вновь сбегает вниз, частично испаряясь. И так - по кругу - цикл повторяется миллионы раз.

Также у воды очень высокая теплоемкость. Именно из-за этого водоемы, тем более океаны, очень медленно остывают при переходе от теплого сезона или времени суток к холодному. И наоборот, при повышении температуры воздуха вода очень медленно нагревается. За счет этого, как и упоминалось выше, вода стабилизирует температуру воздуха на всей нашей планете.

После ртути вода обладает самым высоким значением поверхностного натяжения. Нельзя не заметить, что случайно пролитая на ровной поверхности капля иногда становится внушительным пятнышком. В этом проявляется тягучесть воды. Еще одно свойство проявляется у нее при понижении температуры до четырех градусов. Как только вода остывает до этой отметки, она становится легче. Поэтому лед всегда плавает на поверхности воды и застывает корочкой, покрывая собой реки и озера. Благодаря этому в водоемах, замерзающих зимой, не вымерзает рыба.

Вода, как проводник электроэнергии

Вначале стоит узнать о том, что такое электропроводность (воды в том числе). Электропроводность - это способность какого-либо вещества проводить через себя электрический ток. Соответственно, электропроводность воды - это возможность воды проводить ток. Эта способность непосредственно зависит от количества солей и иных примесей в жидкости. Например, электропроводность дистиллированной воды почти сведена к минимуму из-за того, что такая вода очищена от различных добавок, которые так нужны для хорошей электропроводности. Отличный проводник тока - это вода морская, где концентрация солей очень велика. Еще электропроводность зависит от температуры воды. Чем значение температуры выше - тем большая электропроводность у воды. Эта закономерность выявлена благодаря множественным опытам ученых-физиков.

Измерение электропроводности воды

Есть такой термин - кондуктометрия. Так называют один из методов электрохимического анализа, основанного на электрической проводимости растворов. Применяют этот метод для определения концентрации в растворах солей или кислот, а также для контроля состава некоторых промышленных растворов. Вода обладает амфотерными свойствами. То есть в зависимости от условий она способна проявлять как кислотные, так и основные свойства - выступать и в роли кислоты, и в роли основания.

Прибор, который используют для этого анализа, имеет очень сходное название - кондуктометр. С помощью кондуктометра измеряется электропроводность электролитов, находящихся в растворе, анализ которого ведется. Пожалуй, стоит объяснить еще один термин - электролит. Это вещество, которое при растворении или плавлении распадается на ионы, за счет чего впоследствии проводится электрический ток. Ион - это электрически заряженная частица. Собственно, кондуктометр, взяв за основу определенные единицы электропроводности воды, определяет ее удельную электропроводность. То есть он определяет электропроводность конкретного объема воды, взятого за начальную единицу.

Еще до начала семидесятых годов прошлого столетия для обозначения проводимости электричества использовали единицу измерения "мо", это была производная от другой величины - Ома, являющейся основной единицей сопротивления. Электропроводимость - это величина, обратно пропорциональная сопротивлению. Сейчас же она измеряется в Сименсах. Получила свое название данная величина в честь ученого-физика из Германии - Вернера фон Сименса.

Сименс

Сименс (обозначаться может как См, так и S) - это величина, обратная Ому, являющаяся единицей измерения электрической проводимости. Один См равен любого проводника, сопротивление которого равно 1 Ом. Выражается Сименс через формулу:

• 1 См = 1: Ом = А: В = кг −1 ·м −2 ·с³А², где
  А - ампер,
  В - вольт.

Теплопроводность воды

Теперь поговорим о том, - это способность какого-либо вещества переносить тепловую энергию. Суть явления заключается в том, что кинетическая энергия атомов и молекул, что определяют температуру данного тела или вещества, передается другому телу или веществу при их взаимодействии. Иначе говоря, теплопроводность - это теплообмен между телами, веществами, а также между телом и веществом.

Теплопроводность у воды также очень высока. Люди ежедневно используют это свойство воды, сами того не замечая. Например, наливая холодную воду в тару и остужая в ней напитки или продукты. Холодная вода забирает тепло у бутылки, контейнера, взамен отдавая холод, возможна и обратная реакция.

Теперь это же явление легко можно представить в масштабе планеты. Океан нагревается в течение лета, а потом - с наступлением холодов, медленно остывает и отдает свое тепло воздуху, тем самым обогревая материки. Остыв за зиму, океан начинает очень медленно нагреваться по сравнению с землей и отдает свою прохладу изнывающим от летнего солнца материкам.

Плотность воды

Выше рассказывалось о том, что рыба живет зимой в водоеме благодаря тому, что вода застывает корочкой по всей их поверхности. Мы знаем, что в лед вода начинает превращаться при температуре в ноль градусов. Из-за того, что плотность воды больше, чем плотность всплывает и застывает по поверхности.

свойства воды

Также вода при разных условиях способна быть и окислителем, и восстановителем. То есть вода, отдавая свои электроны, заряжается положительно и окисляется. Или же приобретает электроны и заряжается отрицательно, значит, восстанавливается. В первом случае вода окисляется и называется мертвой. Она обладает очень мощными бактерицидными свойствами, только вот пить ее не надо. Во втором случае вода живая. Она бодрит, стимулирует организм на восстановление, несет энергию клеткам. Разница между этими двумя свойствами воды выражается в термине "окислительно-восстановительный потенциал".

С чем вода способна реагировать

Вода способна реагировать почти со всеми веществами, которые существуют на Земле. Единственное, что для возникновения этих реакций нужно обеспечить подходящую температуру и микроклимат.

Например, при комнатной температуре вода отлично реагирует с такими металлами, как натрий, калий, барий - их называют активными. С галогенами - это фтор, хлор. При нагревании вода отлично реагирует с железом, магнием, углем, метаном.

При помощи различных катализаторов вода вступает в реакцию с амидами, эфирами карбоновых кислот. Катализатор - это вещество, словно бы подталкивающее компоненты к взаимной реакции, ускоряющее ее.

Есть ли вода где-либо еще, кроме Земли?

Пока ни на одной планете Солнечной системы, кроме Земли, воды не обнаружено. Да, предполагают о ее присутствии на спутниках таких планет-гигантов, как Юпитер, Сатурн, Нептун и Уран, но пока точных данных у ученых нет. Существует еще одна гипотеза, пока не проверенная окончательно, о подземных водах на планете Марс и на спутнике Земли - Луне. Касательно Марса вообще выдвинуто ряд теорий о том, что когда-то на этой планете был океан, и его возможная модель даже проектировалась учеными.

Вне Солнечной системы существует множество больших и малых планет, где, по догадкам ученых, может быть вода. Но пока нет ни малейшей возможности убедиться в этом наверняка.

Как используют тепло- и электропроводность воды в практических целях

Ввиду того, что вода обладает высоким значением теплоемкости, ее используют в теплотрассах в качестве теплоносителя. Она обеспечивает передачу тепла от производителя к потребителю. Как отличный теплоноситель воду используют и многие атомные электростанции.

В медицине лед используют для охлаждения, а пар - для дезинфекции. Так же лед используют в системе общественного питания.

Во многих ядерных реакторах воду используют как замедлитель, для успешного протекания цепной ядерной реакции.

Воду под давлением используют для раскалывания, проламывания и даже для резки горных пород. Это активно используется при строительстве туннелей, подземных помещений, складов, метро.

Заключение

Из статьи следует, что вода по своим свойствам и функциям - самое незаменимое и поразительное вещество на Земле. Зависит ли жизнь человека или любого другого живого существа на Земле от воды? Безусловно, да. Способствует ли это вещество ведению научной деятельности человеком? Да. Обладает ли вода электропроводностью, теплопроводностью и иными полезными свойствами? Ответ тоже "да". Иное дело, что воды на Земле, а тем более воды чистой, все меньше и меньше. И наша задача - сохранить и обезопасить ее (а значит, и всех нас) от исчезновения.

Измерители удельной электрической проводимости воздуха «Электропроводность-2М» (далее - измерители) предназначены для одновременных измерений удельной электрической проводимости воздуха положительной (X) или отрицательной (X-) полярности.

Описание

Конструктивно измерители выполнены в виде выносного блока (блок аспирационных измерительных конденсаторов - БАИК) и блока питания и сопряжения (БПС), соединенных сигнальным кабелем.

Внутри БАИК расположены два аспирационных измерительных конденсатора (АИК), платы электрометрических усилителей (ЭМУ), вентилятор и блок управления. На лицевую панель блока вынесен разъем для подключения сигнального кабеля. Управление режимом работы измерителей и снятие показаний осуществляется с помощью компьютера со специальным программным обеспечением.

В состав БПС входят промышленно изготавливаемый импульсный преобразователь напряжения ~220/+24 В, 45 Вт, плата формирования рабочего напряжения АИК, модуль ЦАП NL-4AO для управления этой платой и встроенный генератор контрольного напряжения. На лицевой панели расположен тумблер «Сеть» для подключения БПС к сети и светодиод, сигнализирующий о подключении БПС к сети. На заднюю панель БПС вынесены разъемы для подключения кабеля сетевого питания, подключения к ПК, подключения сигнального кабеля к БАИК, подключения коаксиального кабеля от внешнего контрольного устройства, тумблеры для перевода измерителей в режим контроля, переключения между встроенным и внешним источниками контрольного напряжения, а также клемма защитного заземления.

В качестве встроенного источника контрольного напряжения используется встроенный генератор контрольного напряжения, который предназначен для формирования изменяющегося по линейному закону напряжения для контроля работоспособности измерителей.

Принцип действия измерителей основан на протекании тока через измерительный электрод АИК под действием приложенного напряжения на другой электрод при продувании через него исследуемого воздуха и преобразовании этого тока в выходное напряжение с его последующим измерением. Значение выходного напряжения пропорционально измеряемой удельной электрической проводимости соответствующей полярности.

Измерители работают под управлением персонального компьютера (ПК), связь с ПК осуществляется по линии цифровой связи стандарта EIA RS-485 в формате «запрос-ответ».

Внешний вид измерителей с указанием места нанесения знака утверждения типа и пломбирования (наклеек) приведены на рисунке 1.

1, 2, 3, 4 - места размещения наклеек Рисунок 1 - Общий вид измерителя «Электропроводность-2М» и места размещения наклеек

Программное обеспечение

Программное обеспечение (ПО) предназначено для установки на персональный компьютер (ПК), управляющий измерителями.

ПО представляет собой программный пакет, состоящий из основного исполняемого модуля Conduct_2M_Logger и дополнительных программных библиотек. ПО устанавливается на ПК под управлением операционной системы Windows XP или под управлением операционных систем более высоких версий.

Идентификационные данные ПО приведены в таблице 1.

Таблица 1 - Идентификационные данные ПО

Уровень защиты ПО от преднамеренного и непреднамеренного вмешательства соответствует уровню «низкий» по Р 50.2.077-2014.

Таблица 2 - Метрологические и технические характеристики измерителей

Знак утверждения типа

наносится на боковую стенку измерителя в виде наклейки и на титульный лист руководства по эксплуатации и паспорта измерителя типографским способом.

Комплектность

Комплект поставки измерителей приведен в таблице 3.

Поверка

осуществляется по документу 651-15-42 МП «Инструкция. Измерители удельной электрической проводимости воздуха «Электропроводность-2М». Методика поверки», утвержденному первым заместителем генерального Директора - заместителем по научной работе ФГУП «ВНИИФТРИ» 10 декабря 2015 г.

Перечень эталонов, применяемых при поверке:

Измеритель эталонный удельной электрической проводимости воздуха «Электропроводность-2Э», диапазон измерений полярной (положительной или отрицательной) удельной электрической проводимости воздуха от 5 до 40 фСм-м-1;

Измеритель комбинированный Testo 425 (Госреестр № 17273-11);

Вольтметр универсальный цифровой В7-34А (Госреестр № 7982-80);

Секундомер электронный Интеграл С-01 (Госреестр № 44154-10).

Знак поверки наносится на свидетельство о поверке в виде наклейки или оттиска поверительного клейма.

Сведения о методах измерений

Измерители удельной электрической проводимости воздуха «Электропроводность-2М». Руководство по эксплуатации. ИРШЯ.416312.001 РЭ.

Нормативные и технические документы, устанавливающие требования к измерителям удельной электрической проводимости воздуха «Электропроводность-2М»

Измерители удельной электрической проводимости воздуха «Электропроводность-2М». Технические условия. ИРШЯ.416312.001 ТУ.

Произведение концентраций водородных и гидроксильных ионов в химически чистой воде является постоянной величиной, равной 10 -14 при температуре 25 °С. Оно остается неизменным и в присутствии веществ, диссоциирующих с образованием водородных и гидроксильных ионов. В чистой воде концентрации водородных и гидроксильных ионов равны 10 -7 моль/дм 3 , что соответствует нейтральному состоянию раствора. В кислых растворах [Н + ] > 10 -7 моль/дм 3 , а в щелочных [Н + ] < 10 -7 моль/дм 3 .

Для удобства выражения концентрации водородных ионов в воде используют величину, представляющую собой взятый с обратным знаком десятичный логарифм их концентрации. Эта величина называется водородным показателем и обозначается рН (рН = - lg ¢ ).

Величина рН является одним из важнейших показателей качества вод и характеризует состояние кислотно-основного равновесия воды. От величины рН зависит развитие и жизнедеятельность водной биоты, формы миграции различных элементов, агрессивное действие воды на вмещающие породы, металлы, бетон.

На величину рН поверхностных вод влияет состояние карбонатного равновесия, интенсивность процессов фотосинтеза и распада органических веществ, содержание гумусовых веществ.

В большинстве водных объектов рН воды обычно колеблется в пределах от 6,3 до 8,5. В речных и озерных водах зимой отмечаются более низкие по сравнению с летним периодом значения рН.

Величина рН поверхностных вод, подверженных интенсивному загрязнению сточными водами или влиянию подземных вод, может изменяться в более широких пределах из-за наличия в их составе сильных кислот или оснований.

Удельная электрическая проводимость (удельная электропроводность) - количественная характеристика способности воды проводить электрический ток. В чисто физическом смысле это величина, обратная электрическому сопротивлению воды при температуре 25 °С, находящейся между двумя электродами с поверхностью 1 см 2 , расстояние между которыми равно 1 см. Единица удельной электрической проводимости - Сименс на 1 м (См/м). Для воды в качестве единицы измерения используют производные величины - миллиСимменс на 1 м (мСм/м) или микроСименс на 1 см (мкСм/см).

В большинстве случаев удельная электрическая проводимость поверхностных вод суши является приблизительной характеристикой концентрации в воде неорганических электролитов - катионов Na + , K + , Са 2+ , Mg 2+ и анионов Сlˉ, SO 4 2- , HCO 3 - . Присутствие других ионов, например Fe (II ), Fe (III), Mn(II), NO 3 - , НРО 4 2- обычно мало сказывается на величине удельной электрической проводимости, так как эти ионы редко встречаются в воде в значительных количествах. Водородные и гидроксильные ионы в диапазоне их обычных концентраций в поверхностных водах суши на удельную электрическую проводимость практически не влияют. Столь же мало и влияние растворенных газов.

Таким образом, удельная электрическая проводимость поверхностных вод суши зависит в основном от их минерализации и обычно колеблется в пределах от 50 до 10000 мкСм/см.

Измерение рН воды осуществляют потенциометрическим, а удельной электрической проводимости - кондуктометрическим методом с помощью соответствующих приборов - рН-метров (иономеров) и кондуктометров. Современные приборы (иономеры-солемеры) комплектуются датчиками на оба показателя и позволяют проводить их измерение практически одновременно.

РД 52.24.495-2005

РУКОВОДЯЩИЙ ДОКУМЕНТ

ВОДОРОДНЫЙ ПОКАЗАТЕЛЬ И УДЕЛЬНАЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ ПРОВОДИМОСТЬ ВОД. МЕТОДИКА ВЫПОЛНЕНИЯ ИЗМЕРЕНИЙ ЭЛЕКТРОМЕТРИЧЕСКИМ МЕТОДОМ

Дата введения 2005-07-01

Область применения

Настоящий руководящий документ устанавливает методики выполнения измерений (далее - методика) водородного показателя в диапазоне от 4 до 10 ед. рН и удельной электрической проводимости в диапазоне от 5 до 10000 мкС/см в пробах поверхностных вод суши и очищенных сточных вод электрометрическим методом.

Характеристики погрешности измерения

Метод измерений

При измерении рН воды электрометрическим методом используется система, состоящая из стеклянного электрода, потенциал которого зависит от концентрации (активности) ионов водорода, и вспомогательного электрода. Электродная система при погружении в пробу воды развивает э.д.с, линейно зависящую от активности ионов водорода.

Измерение удельной электрической проводимости основано на измерении электрического сопротивления раствора, находящегося между двумя платиновыми (платинированными) электродами с поверхностью 1 см 2 , расстояние между которыми равно 1 см.

При изменении температуры на 1 °С величина удельной электрической проводимости изменяется (возрастает с ростом температуры) примерно на 2 %. Поэтому для исключения данной погрешности измерение проводят в термостатируемой пробе или с использованием автоматического термокомпенсатора. В противном случае в результаты вносят соответствующие поправки.

Требования безопасности, охраны окружающей среды

где v t - величина удельной электрической проводимости притемпературе измерения, мкСм/см;

f - температурная поправка (Приложение ).

Если прибор градуирован в других единицах, результат измерениянеобходимо перевести в микросименс на сантиметр.

где рН - среднее арифметическое значение двух результатов, разность между которыми не превышает предела повторяемости r (0,06 ед. рН).

где: v - среднее арифметическое значение двух результатов, разность между которыми не превышает предела повторяемости r (2,77 s r );

± D - границы погрешности измерений (таблица ).

При этом указывают действительную температуру измерения, если проводилась автоматическая или математическая коррекция результата. Численные значения результата измерения должны оканчиваться цифрой того же разряда, что и значения характеристики погрешности.

12 Контроль качества результатов измерений при реализации методики в лаборатории

3 При реализации методики в лаборатории обеспечивают:

Оперативный контроль исполнителем процедуры выполнения измерений (на основе оценки повторяемости при реализации отдельно взятой контрольной процедуры);

Контроль стабильности результатов измерений (на основе контроля стабильности среднеквадратического отклонения повторяемости).

Алгоритм оперативного контроля исполнителем процедуры выполнения измерений приведен в РД 52.24.495-2005.

Периодичность оперативного контроля и процедуры контроля стабильности результатов выполнения измерений регламентируют в Руководстве по качеству лаборатории.

Главный метролог ГУ ГХИ А.А. Назарова