您好,欢迎来到湖北省兆复安电气自动化科技有限公司官网
联系电话
当前位置首页>>水阻柜新闻>>水阻柜百科

液体电阻率与温度和浓度之间关系的测量

作者:admin点击:46 次发布时间:2020-10-24 14:02:21

         液体温度、浓度与电阻率之间的关系。这项实验在当前国内各大学普通物理实验中很少实施 ,主要原因在于认为液体电阻性能的研究没有大的实际意义,再者没有恰当的、简单易行的使液体均匀受热的方法,为了使这项液体电阻柜直观性较强、困难较大的综合性实验得以实现。我们自行设计了实验装置,较理想地克服了均匀加热的困难,图 1 为实验装置 ,其中 A 、B 分别为两铜极板,其间盛装被测导电液体,当两端加上低频交流电压后,由于液体各点的电阻率都相同,各点电流密度都相同,所以各点发出的热密度都相同,可使液体均匀受热.。而且盛液体的柱管是用绝热性能比较好的材料制成,上口也是用绝热性能比较好的材料盖上。因此液体内的热梯度小,加热速度可由自耦变压器的电压调节,并且能在加热的同时,测量极板之间的电压和电流强度,用以计算液体的电阻率,此项实验方便、简单、易行且准确.。

液体电阻实验装置

温度与电阻率的关系

    实验装置如图 1 所示., 在接通电路之前,向圆筒内加入适量的待测液体,放好温度计,接通电路,管内液体被均匀加热,其温度可由温度计直接读出,同时由电流表和电压表读出液体两端的电压和流过的电流强度,然后用以下的公式计算电阻和电阻率。

计算电阻和电阻率

其中 U 是极板之间的电压,I 是极板之间的电流 ,ρ是液体的电阻率, L  是极板间距, S  是液体横截面积.
以下是以浓度为 1 %的 NaCl 溶液为例做的测量实验,测量数据见表 1.
 1 液体温度和电阻率实验测量数据

温度
( ℃)

电压
(V)

电流
(A)

电阻
(Ω)

电阻率
(Ωm)

温度
( ℃)

电压
(V)

电流
(A)

电阻
(Ω)

电阻率
(Ωm)

24

115 . 9

0. 140 3

826 . 1

4. 993

50

114 . 4

0. 225 8

506 . 6

3 . 062

25

115 . 3

0. 152 2

757 . 6

4. 579

51

114 . 4

0. 228 7

500 . 2

3 . 024

26

115 . 3

0. 155 8

740 . 1

4. 473

52

114 . 3

0. 231 9

492 . 9

2 . 979

27

115 . 4

0. 159 7

722 . 6

4. 368

53

114 . 1

0. 234 5

486 . 6

2 . 941

28

115 . 6

0. 163 4

707 . 5

4. 276

54

114 . 1

0. 237 1

481 . 2

2 . 909

29

115 . 6

0. 165 9

696 . 8

4. 212

55

114 . 0

0. 240 8

473 . 4

2 . 862

30

115 . 3

0. 168 9

682 . 7

4. 126

56

114 . 0

0. 243 4

468 . 4

2 . 831

31

115 . 2

0. 171 9

670 . 2

4. 051

57

114 . 0

0. 246 9

461 . 7

2 . 791

32

115 . 2

0. 175 1

657 . 9

3. 977

58

114 . 0

0. 249 9

456 . 2

2 . 757

33

115 . 1

0. 177 9

647 . 0

3. 911

59

114 . 0

0. 252 9

450 . 8

2 . 725

34

115 . 0

0. 180 4

637 . 5

3. 853

60

113 . 9

0. 256 3

444 . 4

2 . 686

35

115 . 0

0. 183 5

626 . 7

3. 788

61

114 . 2

0. 259 4

440 . 2

2 . 661

36

114 . 9

0. 186 1

617 . 4

3. 732

62

114 . 3

0. 265 5

435 . 4

2 . 632

37

114 . 9

0. 189 1

607 . 6

3. 673

63

114 . 3

0. 265 5

430 . 5

2 . 602

38

114 . 7

0. 192 2

596 . 8

3. 607

64

114 . 3

0. 268 1

426 . 3

2 . 577

39

114 . 7

0. 194 8

588 . 8

3. 559

65

114 . 2

0. 271 6

420 . 5

2 . 542

40

114 . 7

0. 197 7

580 . 2

3. 507

66

114 . 2

0. 274 9

415 . 4

2 . 511

41

114 . 6

0. 200 8

570 . 7

3. 450

67

114 . 2

0. 277 5

411 . 5

2 . 487

42

114 . 7

0. 204 3

561 . 4

3. 394

68

114 . 2

0. 280 3

407 . 4

2 . 463

43

114 . 6

0. 206 2

555 . 8

3. 359

69

114 . 1

0. 283 3

402 . 8

2 . 434

44

114 . 6

0. 209 5

547 . 0

3. 306

70

114 . 1

0. 286 1

398 . 8

2 . 411

45

114 . 6

0. 211 9

540 . 8

3. 269

71

114 . 1

0. 289 2

394 . 5

2 . 385

46

114 . 5

0. 215 1

532 . 3

3. 218

72

114 . 1

0. 292 0

390 . 8

2 . 362

47

114 . 5

0. 218 2

524 . 7

3. 172

73

114 . 0

0. 295 1

386 . 3

2 . 335

48

114 . 5

0. 220 9

518 . 3

3. 133

74

114 . 1

0. 298 0

382 . 9

2 . 314

49

114 . 5

0. 223 2

513 . 0

3. 101

75

113 . 9

0. 301 1

378 . 3

2 . 286

     极板间距 L = 0. 247 5 m ,底面积 S = 0. 001 496 m2 . 液体温度和电阻率关系曲线见图 2.
一般金属中自由电子的数目是固定的,金属的导电是由金属中的自由电子的定向运动引起,金属的温度越高,则自由电子与金属晶格发生碰撞的机会越高,这就越阻碍电子的定向运动,也就是说这时金属的电阻就越大。而液体的导电是由液体中的两种正负离子的不同方向的定向运动引起,液体的温度越高,离子与离子之间的碰撞机会越多,也就阻碍了离子的定向运动,这样引起的电阻率也就越大。但是,液体中的离子数目是随着液体温度的变化而发生变化,液体温度的升高,会引起离子数目的大幅度增加,离子定向运动的数目也就越多,电流也就越大,也就是说,电阻越小。一般来说,离子定向运动数目增加而引起的电阻的减少大于离子之间发生碰撞而引起的电阻率的增加。因此 ,总的来说,液体的温度越高则电阻率越小,这在液体温度和电阻率实验的数据表和其曲线(图 2) 上已经得到反映。

液体温度和电阻率关系曲线 
在导电液体中 , 液体电阻ρ与液体绝对温度 T 的关系可以表示为

液体电阻率ρ与液体绝对温度 T 的关系

把表 1 中的摄氏温度 t 值代入到绝对温度 T 与摄氏温度 t 的关系式 T = t + 273 . 15 后做1/t与lnρ线性拟合,  其拟合系数为 0. 996 7 ,说明实验证实了(1) 式的正确性.。

液体浓度与电阻的关系

该实验仍然用以上装置,并以 NaCl 为例做实验( 使用较小电压,液体温度变化非常缓慢,一段时间内可以看作不变) ,液体浓度和电阻率实验测量数据见表 2.
 2 液体浓度和电阻率实验测量数据

浓度( %)

电压(V)

电流( mA)

电阻(Ω)

电阻率(Ωm)

1

9. 300

8. 590

1 082

6. 544

5

8. 350

27 . 31

305 . 7

1. 848

10

3. 900

27 . 09

143 . 9

0. 870 1

15

1. 299

11 . 83

109 . 8

0. 663 7

20

1. 155

12 . 31

93. 82

0. 567 1

25. 9

1. 099

12 . 79

85. 92

0. 519 3

极板间距 L = 0 . 247 5 m , 底面积 S = 0 . 001 496 m2 ,液体温度 T = 19 . 0 ℃. 液体浓度和电阻率关系曲线见图 3.
从液体浓度和电阻率关系实验的数据表和其曲线(图 3) 上 ,也可以得类似的结论 ,即: 由于溶质浓度增加 ,液体中的离子数目也增加 ,当液体柱两端加电压时 ,液体中定向运动的离子数目也增加 ,电流也就增加 ,也就是说电阻率减小. 但是 ,液体的浓度达到一定后 ,即达到饱和浓度以后 ,液体中的离子数目不再增加 ,也就是液体中定向运动的离子数目不再增加 ,电流也不再增加 ,电阻率也不再减小.
 液体电阻率ρ与液体浓度 n(一般正比与离子浓度) 可以表示为

液体电阻率ρ与液体浓度 n(2)

 

液体浓度和电阻率关系曲线

把表 2 中的液体浓度 值代入到 1/n 然后做液体电阻率ρ与液体浓度 的倒数 1/n 线性拟合 ,其限性拟合系数为 0.9982 ,说明实验证实了(2) 式的正确性。

实验改进

     此项实验方法虽然有很大的优点 ,但是还有不足的地方,用目视的方法观察和记录实验数据,因此不能准确地得到某一时刻的数据 ,数据记录会产生一定的误差 ,因此结果也有一定误差。 改进措施的设想是:用电绝缘材料把热敏电阻丝包装好后放进液体中,用热敏电阻方法测出液体温度值,并把它和电压值、电流值通过 A/ D 接口与计算机联接 ,实施自动采集数据 ,并计算电阻和电阻率 ,这样便能提高结果的精确度。
 


上一篇:安徽液阻柜用户咨询起动效果不太好如何调整?

下一篇:湖南雨季高压液阻柜及运行柜放电解决措施

水阻柜|水阻柜产品|水阻柜新闻|水阻柜案例|水阻柜服务|联系水阻柜公司|

© 2016 版权所有湖北省兆复安电气自动化科技有限公司 鄂ICP备17006857号-5