自來(lái)水電阻率的測(cè)定

裘思遠(yuǎn)

(浙江師范大學(xué) 浙江 金華 321004)

1 引言

在生產(chǎn)技術(shù)中，對(duì)液體電阻率的研究比較多，特別是純水的技術(shù)指標(biāo)中，就有電阻率的相關(guān)規(guī)定．測(cè)試液體電阻率的儀器有：ZVR-3型液體介質(zhì)電阻率測(cè)試儀，RM-220型電阻率儀等.雖然儀器型號(hào)很多，但其原理一般多為電橋法或伏安法．

本文以自來(lái)水為研究對(duì)象，用電橋法測(cè)定自來(lái)水的電阻率，得出它的溫度系數(shù)和不同離子對(duì)自來(lái)水電阻率的影響．

2 實(shí)驗(yàn)

2.1 實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)

(1)實(shí)驗(yàn)器材的準(zhǔn)備

銅片，刻度尺，電橋，開(kāi)關(guān)，導(dǎo)線若干，鐵架臺(tái)，量筒(大號(hào))，溫度計(jì)，燒杯，酒精燈，純凈水，MgCl2，NaCl，托盤(pán)天平.

(2)實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)處理方法

(1)

圖1

2.2 自來(lái)水電阻率的測(cè)定

表1 水樣在不同體積下的電阻R

L/cm3.5904.2505.4406.5907.540R/kΩ2.3322.7633.3214.0324.632

圖2 利用matlab作圖得出水樣的“電阻-長(zhǎng)度”曲線

由圖2可得：k=0.55.

根據(jù)(1)式可以求得

ρ=(308.99±20.61)Ω·m

標(biāo)準(zhǔn)不確定度為 μ=20.61

2.3 溫度系數(shù)的測(cè)定

當(dāng)在不同的溫度條件下測(cè)電阻率時(shí)可在燒杯中放一定量的水，然后在下部用酒精燈加溫，上部的銅片開(kāi)一個(gè)小孔，放入溫度計(jì)，可在不同的溫度條件下測(cè)量電阻率的變化情況，測(cè)得數(shù)據(jù)如表2．

表2 自來(lái)水的溫度與電阻率的數(shù)據(jù)

T/℃24.027.030.033.036.040.544.0ρ/(Ω·m)205.70189.26177.20169.89157.11142.86136.10

T/℃48.050.055.857.660.062.265.5ρ/(Ω·m)127.88126.05118.56116.92114.90113.09112.18

T/℃70.274.077.080.081.082.083.0ρ/(Ω·m)107.25105.06103.97103.24103.24103.42103.60

T/℃84.087.088.289.089.5ρ/(Ω·m)103.79109.99114.91117.83121.48

從2.1～89.5 ℃的溫度范圍內(nèi)，自來(lái)水的電阻率ρ發(fā)生變化，畫(huà)出ρ-T圖線，如圖3所示.由圖像法確定溫度系數(shù)α，找出其關(guān)系，并表示成關(guān)系式.

圖3 利用matlab作圖樣品的“電阻率-溫度”曲線

由自來(lái)水的溫阻特性曲線可以得到在2.1～80.0 ℃時(shí)，其溫度系數(shù)是一個(gè)負(fù)值，可以利用負(fù)溫度系數(shù)熱敏材料(NTC)的特性[1]

(2)

式中RT為工作溫度時(shí)的電阻值；R0為初始溫度時(shí)的電阻值；B為材料特征常數(shù)，而電阻溫度系數(shù)α為

(3)

(4)

可見(jiàn)，α是溫度的函數(shù)．ρ值首先隨T的增加而非線形地降低.但到了80 ℃以后，ρ值隨T的升高而增大，這是因?yàn)樗袣馀莸漠a(chǎn)生導(dǎo)致ρ的增大．

現(xiàn)行的各種標(biāo)準(zhǔn)對(duì)α系數(shù)的測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)基本相同.把求取平均值的區(qū)間端點(diǎn)稱作b和p，這兩點(diǎn)的取法如下.

(5)

可以求得 α=0.017 8 ℃-1

這里的α其實(shí)是用b，p兩點(diǎn)連線的斜率來(lái)代替了某一處的斜率，是bp間各點(diǎn)α的平均[3].

3 結(jié)論

(1) 測(cè)量自來(lái)水的電阻率在102Ω·m的數(shù)量級(jí)，一般自來(lái)水廠給出的的電導(dǎo)率約為50～800μS/cm(S是西門(mén)子，電導(dǎo)單位)，換算成電阻率約為12.5～200Ω·m，與測(cè)量結(jié)果符合得較好．

(2)這個(gè)樣本自來(lái)水的電阻率隨溫度的變化是非線形的，作近似處理后可以得到溫度系數(shù)α 約為0.02 ℃-1，一般液體電阻率測(cè)量?jī)x器的溫度補(bǔ)償，就是用具有這個(gè)溫度系數(shù)的NTC材料來(lái)補(bǔ)償.

參考文獻(xiàn)

1 張喜則,何青. 突變型PTC元件電阻溫度測(cè)試.電子元件與材料，1994(13)：27～30

2 余樹(shù)昌. 功率型NTC熱敏電阻器研究.傳感技術(shù)學(xué)報(bào)，1995(2)

3 王恩信,宋艷.NTC熱敏電阻的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì).電子元件與材料,1997(16)

4 王明華,徐端鈞. 普通化學(xué).北京：高等教育出版社，2002.119～128